本文關(guān)鍵詞：星系團(tuán)和團(tuán)星系熱氣體的X射線輻射觀測(cè)研究　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：在“標(biāo)準(zhǔn)”宇宙學(xué)常數(shù)冷暗物質(zhì)(ACDM)宇宙學(xué)模型下,宇宙的幾何和動(dòng)力學(xué)可由幾個(gè)簡(jiǎn)單的參數(shù)來(lái)確定。在精確宇宙學(xué)時(shí)代,觀測(cè)宇宙學(xué)的主要任務(wù)就是精確測(cè)量這些參數(shù)。在ACDM中,結(jié)構(gòu)形成是等級(jí)成團(tuán)的,即小質(zhì)量的天體先形成,然后通過(guò)并合和吸積形成更大質(zhì)量的系統(tǒng)。星系團(tuán)是宇宙中最大的引力束縛系統(tǒng),它們的質(zhì)量函數(shù)強(qiáng)烈依賴(lài)于宇宙學(xué)參數(shù),因此星系團(tuán)可以做為敏感的宇宙學(xué)探針。為了做到這一點(diǎn),我們需要把質(zhì)量測(cè)量到很高的精度。同時(shí),星系團(tuán)也為探索其內(nèi)部多種天體物理過(guò)程以及它們對(duì)重子物質(zhì)演化的影響提供了獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)室。并且,星系團(tuán)內(nèi)部發(fā)生的天體物理過(guò)程也會(huì)影響星系團(tuán)質(zhì)量,進(jìn)而質(zhì)量函數(shù)的測(cè)量,最終會(huì)影響使用星系團(tuán)來(lái)限制宇宙學(xué)參數(shù)的精確程度。因此,對(duì)星系團(tuán)中發(fā)生的多種天體物理過(guò)程的仔細(xì)研究對(duì)宇宙學(xué)和天體物理學(xué)都是必要的。本論文主要研究星系團(tuán)中的兩種天體物理過(guò)程,子團(tuán)并合和沖壓剝離,并分別討論了它們對(duì)于宇宙學(xué)和星系團(tuán)中重子演化的意義。 第2章中,我們研究了從Chandra-Planck遺珍項(xiàng)目中選取的一個(gè)并合星系團(tuán)PLCK G036.7+14.9,而該項(xiàng)目的最終目的是獲得Planck早期Sunyaev-Zeldovich(ESZ)星系團(tuán)樣本中的低紅移(z0.35)樣本的質(zhì)量函數(shù)以限制宇宙學(xué)參數(shù)。我們高分辨率的X射線觀測(cè)揭示了兩個(gè)近鄰但又明顯分開(kāi)的子團(tuán),G036N和G036S,而它們并沒(méi)有被先前的ROSAT和光學(xué)以及近期的Planck所分辨。光譜分析證實(shí)了兩個(gè)子團(tuán)在相互作用。根據(jù)兩個(gè)子團(tuán)相互作用區(qū)域之外的形態(tài)和面亮度輪廓,核心區(qū)域的溫度分布,以及一個(gè)簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型,我們認(rèn)為并合應(yīng)該處于早期并且應(yīng)該主要沿著視線方向。G036N寄宿了一個(gè)小的中等強(qiáng)度的冷核,而G036S至多含有一個(gè)很弱的冷核；我們認(rèn)為這一差別不太可能是由并合造成的。G036N還寄宿了一個(gè)未分辨的射電源,如果這個(gè)射電源是延展的,那它可能在加熱G036N核心的氣體。Planck得到的SZ質(zhì)量比任一子團(tuán)的X射線質(zhì)量要大,但小于整個(gè)系統(tǒng)的X射線質(zhì)量,這是由Planck沒(méi)有分辨出兩個(gè)子團(tuán)而把整個(gè)系統(tǒng)解釋為單一星系團(tuán)造成的。如果類(lèi)似的系統(tǒng)在Planck ESZ樣本中是普遍的,這可能會(huì)對(duì)質(zhì)量函數(shù)引入顯著的偏差。因此,在應(yīng)用Planck SZ質(zhì)量函數(shù)來(lái)限制宇宙學(xué)參數(shù)前,我們需要對(duì)Planck ESZ樣本進(jìn)行高分辨率的X射線觀測(cè),以便證認(rèn)這類(lèi)系統(tǒng)的比例和改正這一偏差。 第3章中,我們對(duì)近鄰星系團(tuán)A3627中的晚型星系ESO137-002的氣體尾進(jìn)行了研究。這條氣體尾是由沖壓剝離形成的,它是星系團(tuán)環(huán)境對(duì)團(tuán)星系具有影響的明顯證據(jù)。Chandra數(shù)據(jù)揭示了一條長(zhǎng)(40kpc),窄(～3kpc),并具有幾乎不變寬度的氣體尾。該氣體尾具有近似不變的溫度,～1keV,但是單溫模型給出的金屬豐度太低,這反映了氣體尾中的氣體是多相的。X射線氣體尾與星系初始星際介質(zhì)(ISM)的質(zhì)量比很小,暗示剝離應(yīng)該處于早期。對(duì)于我們使用的3個(gè)不同的模型,氣體尾似乎都是“過(guò)壓”的,這可能是由金屬豐度的不確定,熱vs.非熱X射線輻射,或者星系團(tuán)內(nèi)介質(zhì)(ICM)中的磁壓造成的。除了X射線氣體尾,ESO137-002還有一條空間上對(duì)應(yīng)于X射線氣體尾的Hα氣體尾,以及一條次級(jí)Hα氣體尾。我們?cè)敿?xì)比較了ESO137-002和ESO137-001的氣體尾,而后者在我們之前的工作中做了研究,并與數(shù)值模擬做了對(duì)比。我們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)星系的氣體尾存在相同點(diǎn)與不同點(diǎn),而現(xiàn)有的數(shù)值模擬在定量解釋這些觀測(cè)結(jié)果上存在困難。這條氣體尾的發(fā)現(xiàn)為研究沖壓剝離過(guò)程提供了新的觀測(cè)限制并為研究重子物理過(guò)程提供了一種新的環(huán)境。 第4章中,我們簡(jiǎn)要討論了我們關(guān)于原星系團(tuán)中恒星質(zhì)量比例的試探性工作。我們從文獻(xiàn)中選出了可以獲得或估計(jì)恒星質(zhì)量和總質(zhì)量的10個(gè)原星系團(tuán),估算了它們的恒星質(zhì)量比例以及恒星質(zhì)量密度。我們發(fā)現(xiàn)其中7個(gè)原星系團(tuán)的恒星質(zhì)量比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于近鄰相同質(zhì)量星系團(tuán)的恒星質(zhì)量比例。通過(guò)比較它們與大樣本巡天給出的恒星質(zhì)量密度,我們認(rèn)為它們很低的恒星質(zhì)量比例應(yīng)該是真實(shí)的。另外3個(gè)原星系團(tuán)的恒星質(zhì)量比例與近鄰相同質(zhì)量星系團(tuán)的恒星質(zhì)量比例相符。這或者是因?yàn)樗鼈兊目傎|(zhì)量比恒星質(zhì)量低估得更嚴(yán)重,或者是因?yàn)樗鼈兊暮阈切纬傻酶�。我們的結(jié)果暗示星系對(duì)近鄰星系團(tuán)中ICM的質(zhì)量貢獻(xiàn)非常小,ICM的主要來(lái)源應(yīng)該是原初氣體。
[Abstract]:Under the "standard" cosmological constant cold dark matter (ACDM) cosmological model, the geometry and dynamics of the universe can be determined by several simple parameters. In the era of exact cosmology, the main task of observational cosmology is to measure these parameters accurately. In ACDM, the structure is formed in a hierarchical form, that is, the small mass of the celestial body is formed first, and then forms a system of greater mass by combining and accretion. The galaxy cluster is the largest gravitational restraint system in the universe. Their mass function strongly depends on the cosmological parameters. Therefore, galaxy clusters can be used as sensitive cosmological probes. In order to do this, we need to measure the quality to a high precision. At the same time, the cluster also provides a unique laboratory for exploring a variety of astrophysical processes within it and their impact on the evolution of baryons. Moreover, the astrophysical processes occurring within the galaxy cluster will also affect the mass of galaxy clusters, and the measurement of the mass function will ultimately affect the accuracy of the galaxy clusters to limit the cosmological parameters. Therefore, the careful study of a variety of astrophysical processes occurring in the cluster is necessary for cosmology and astrophysics. This paper is mainly concerned with two Astrophysical Processes in galaxy cluster, sub cluster coalescence and press stripping, and their significance for baryon evolution in cosmology and cluster is discussed respectively.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P157.8;P172.2

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