X-ray spectroscopic study of velocity strucutres in the intracluster medium

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K05295
• Research Institution: Nara Women's University
• Principal Investigator: 太田 直美 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (40391891)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: X線天文学 / 宇宙物理学 / 銀河団 / 高温プラズマ / 宇宙構造形成

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、(1)超高分解能X線マイクロカロリメータを用いて銀河団内部のガスの速度構造を精密に測定し、銀河団ガスの運動状態と形態の相関を明らかに することである。さらに、(2)ガス運動や超高温ガスの存在などに起因する銀河団質量の系統誤差を評価すること で、将来の精密宇宙論に備えて高精度の銀河団質量推定法を確立することを目指している。
昨年度に引き続き(2)に向けて、すばる望遠鏡Hyper Suprime-Cam戦略枠観測プログラムのサーベイ領域内で見つかった可視銀河団の系統的なX線解析を行い、銀河団スケール則や力学的進化の調査を行った。可視光リッチネスが20以上の計37個の低赤方偏移銀河団を対象としたXMM-Newton衛星のアーカイブデータの解析結果について、論文を投稿した。これと平行して、過去に観測例がない高赤方偏移かつ大質量をもつ可視銀河団 4つをXMM-Newton衛星で新たに観測し、これまでに取得したデータと合わせて11天体全てから銀河団由来のX線放射を検出することに成功した。前述の低赤方偏移銀河団サンプルと合わせて光度温度関係を調査したところ、自己相似モデルが予言するような顕著な赤方偏移進化は見られないことがわかった。同時に高赤方偏移銀河団は光度温度関係において大きな分散を示すことも確かめられ、今後サンプル数を増やしてこの原因を解明する必要がある。以上の成果について国際会議および学会で口頭発表した。また、過去にX線分光観測から超高温ガスの存在を確認したA2163銀河団について、さらにガスの空間構造についての詳細な解析を進めたところ、衝突合体の痕跡と考えられる大規模なショック構造を検出した。この結果について査読付き論文を出版した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Yale University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Yale University
• [Int'l Joint Research] MPE(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: MPE
• [Journal Article] Halo Concentration, Galaxy Red Fraction, and Gas Properties of Optically-defined Merging Clusters (2019)
  • Author(s): Okabe Nobuhiro, Oguri Masamune, Akamatsu Hiroki, Hamabata Akinari, Nishizawa Atsushi J., Medezinski Elinor, Koyama Yusei, Hayashi Masao, Okabe Taizo, Ueda Shutaro, Mitsuishi Ikuyuki, Ota Naomi
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High entropy and evidence for a merger in the low surface brightness cluster Abell 2399 (2018)
  • Author(s): Mitsuishi Ikuyuki, Babazaki Yasunori, Ota Naomi, Sasaki Shin, Boehringer Hans, Chon Gayoung, Pratt Gabriel W.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: id.112
  • DOI: 10.1093/pasj/psy117
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Super DIOS: Future X-ray Spectroscopic Mission to Search for Dark Baryons (2018)
  • Author(s): Yamada, S., et al.
  • Journal Title: Journal of Low Temperature Physics Volume: 193 Pages: 1016-1023
  • DOI: 10.1007/s10909-018-1918-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of large scale shock fronts correlated with the radio halo and radio relic in the A2163 galaxy cluster (2018)
  • Author(s): Thoelken Sophia, Reiprich Thomas H., Sommer Martin W., Ota Naomi
  • Journal Title: Astronomy & Astrophysics Volume: 619 Pages: A68
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201834053
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Cool Core Disturbed: Observational Evidence for the Coexistence of Subsonic Sloshing Gas and Stripped Shock-heated Gas around the Core of RX J1347.5-1145 (2018)
  • Author(s): Ueda Shutaro, Kitayama Tetsu, Oguri Masamune, Komatsu Eiichiro, Akahori Takuya, Iono Daisuke, Izumi Takumi, Kawabe Ryohei, Kohno Kotaro, Matsuo Hiroshi, Ota Naomi, Suto Yasushi, Takakuwa Shigehisa, Takizawa Motokazu, Tsutsumi Takahiro, Yoshikawa Kohji
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 886 Pages: id. 48
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aadd9d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Constraining hydrostatic mass bias of galaxy clusters with high-resolution X-ray spectroscopy (2018)
  • Author(s): Ota Naomi, Nagai Daisuke, Lau Erwin T.
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: id.51
  • DOI: 10.1093/pasj/psy040
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Suzaku observations of low surface brightness cluster Abell 1631 (2018)
  • Author(s): Babazaki Yasunori, Mitsuishi Ikuyuki, Ota Naomi, Sasaki Shin, Boehringer Hans, Chon Gayoung, Pratt Gabriel W., Matsumoto Hironori
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 70 Pages: id.46
  • DOI: 10.1093/pasj/psy036
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Hitomi (ASTRO-H) X-ray Astronomy Satellite (2018)
  • Author(s): Takahashi Tadayuki, et al.
  • Journal Title: Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems Volume: 4 Pages: id. 021402
  • DOI: 10.1117/1.JATIS.4.2.021402
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] X-ray observations of optically-selected galaxy clusters in the Subaru HSC-SSP field (2019)
  • Author(s): Naomi Ota
  • Organizer: Panchromatic Panoramic Studies of Galaxy Clusters: from HSC to PFS and ULTIMATE
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] HSC-SSP サーベイ領域にある可視銀河団のX線フォローアップ計画 (2) (2019)
  • Author(s): 太田直美, 三石郁之, 赤松弘規, 一戸悠人, 上田周太朗, 大栗真宗, 大谷花絵, 岡部信広, 田中桂悟, 辻歩美, 浜名崇 , 宮崎聡, 吉田篤史, 他 HSC 銀河団コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] HSC-SSPサーベイ領域Weak Lensing銀河団のX線フォローアップ計画(4) (2019)
  • Author(s): 吉田篤史, 三石郁之, 太田直美, 宮崎聡, 大栗真宗, 浜名 崇, 岡部信広, 赤松弘規, 一戸悠人, 上田周太朗, 大谷花絵, 他 HSC 銀河団コラボレーション
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] XMM-Newton 衛星による重力レンズ天体 Eye of Horus 周辺の銀河団ガスの重力質量分布の測定 (2019)
  • Author(s): 田中桂悟, 辻歩美, 一戸悠人, 上田周太朗, 江上英一, 大栗真宗, 太田直美, 岡部信広, 田中賢幸, 藤本龍一, Anupreeta More, Kenneth Wong
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] サブハローのガス質量比測定を通じたA2319銀河団の質量構造の研究 (2019)
  • Author(s): 大谷花絵, 太田直美, 岡部信広, 上田周太朗
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会
• [Presentation] ダークバリオン探査ミッションSuper DIOSの開発へ向けた検討III (2019)
  • Author(s): 佐藤浩介、大橋隆哉、石崎欣尚、江副祐一郎、山田真也、山崎典子、満田和久、石田学、前田良知、田原譲、三石郁之、藤本龍一、鶴剛、太田直美、大里健、中島真也、藤田裕、永井大輔、吉川耕司、河合誠之、旧 DIOS ワーキンググループ
  • Organizer: 日本天文学会2019年春季年会