This work measures the evolution of the iron content in galaxy clusters by a rigorous analysis of the data of 130 clusters at 0.1<z<1.3. This task is made difficult by a) the low signal-to-noise ratio of abundance measurements and the upper limits, b) possible selection effects, c) boundaries in the parameter space, d) non-Gaussian errors, e) the intrinsic variety of the objects studied, and f) abundance systematics. We introduce a Bayesian model to address all these issues at the same time, thus allowing cross-talk (covariance). On simulated data, the Bayesian fit recovers the input enrichment history, unlike in standard analysis. After accounting for a possible dependence on X-ray temperature, for metal abundance systematics, and for the intrinsic variety of studied objects, we found that the present-day metal content is not reached either at high or at low redshifts, but gradually over time: iron abundance increases by a factor 1.5 in the 7 Gyr sampled by the data. Therefore, feedback in metal abundance does not end at high redshift. Evolution is established with a moderate amount of evidence, 19 to 1 odds against faster or slower metal enrichment histories. We quantify, for the first time, the intrinsic spread in metal abundance, 18+/-3 %, after correcting for the effect of evolution, X-ray temperature, and metal abundance systematics. Finally, we also present an analytic approximation of the X-ray temperature and metal abundance likelihood functions, which are useful for other regression fitting involving these parameters. The data for the 130 clusters and code used for the stochastic computation are provided with the paper.
Star-formation efficiency and metal enrichment of the intracluster medium in local massive clusters of galaxies
我们从X射线通量限制的HIFLUGCS样品中提取了19个星系团的子样品,并根据它们在天空中的位置,研究了它们的重子质量含量。对于这些集群,我们测量的总质量和特征半径的基础上,丰富的光学光谱数据集,的物理性质的集群内介质(ICM)使用XMM牛顿和ROSAT X射线数据,和总(星系)恒星质量利用SDSS DR 7多波段成像。所观察到的(热)气体质量分数在这个质量范围内几乎是恒定的。我们证实了恒星质量分数随着总质量的增加而减小,并显示出(20+/-4)%的散射;此外,我们还表明它随着中心熵的增加而减小。后者的行为支持一个双重的解释,即合并加热淬灭了大质量系统中星系的恒星形成活动,超新星和/或射电星系的反馈驱动了大量的气体到r_{500}以外的区域,或者,大量的团内光(ICL)与非松弛系统中的星系有关。此外,质量较小的星系团每单位总质量包含的气体较少;然而,它们的金属质量分数较高,因此它们的ICM更富含金属。这再次支持了这样的解释,即在低质量系统的势阱中,星系的恒星形成效率很高,或者,ICM的热相中缺少一些气体。前一种假设是首选的质量依赖的金属富集的主要驱动程序,因为总质量光学光度比随着总质量的增加而增加。
In medio stat virtus: enrichment history in poor galaxy clusters
INAF - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Milano(意大利国家天体物理研究所米兰空间天体物理学与宇宙物理学研究所);Universitá degli Studi di Milano(米兰大学);Dipartimento di Fisica e Astronomia DIFA – Università di Bologna(博洛尼亚大学物理与天文学系);INAF – Osservatorio Astronomico di Brera(意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台)
Chemical enrichment in the Ophiuchus cluster core studied by high-resolution XRISM spectroscopy
Institute of Space and Astronautical Science, JAXA(宇宙科学研究所);Department of Physics, Tokyo Metropolitan University(东京都立大学物理系);Department of Astrophysics and Atmospheric Sciences, Kyoto Sangyo University(京都产业大学天体物理学与大气科学系);Department of Physics, Hiroshima University(广岛大学物理系);Department of Physics, Saitama University(埼玉大学物理系)
利用高分辨率XRISM光谱学研究Ophiuchus团核心的化学富集,发现其X/Fe比值与太阳一致,通过核心坍缩和Ia型超新星模型解释丰度模式,揭示Ca的不足可能由Ca-rich gap transients贡献。
Star Formation Feedback and Metal Enrichment History Of The Intergalactic Medium
利用流体动力学模拟,我们计算的星系际介质(IGM)的金属富集的历史。我们表明,银河系超风(GSW)的反馈可以传输金属的IGM和模拟金属吸收器的性能与观测相匹配。GSW的影响距离通常限制在>0.5Mpc,并且在过密度>10的区域内。大多数CIV和OVI吸收体位于高温(T>2x10^4K)、过密度(>10)和金属丰度([-2.5,-0.5])的冲击区域内。OVI吸收剂通常具有比CIV吸收剂更高的金属性、更低的密度和更高的温度。对于OVI吸收体,碰撞电离在整个红移范围z=0-6内占主导地位,而对于CIV吸收体,在中等红移z~3处发生从碰撞为主到光电离为主的转变。我们发现,在log N cm ^2 =12-15的范围内,CIV和OVI观测到的柱密度分布可以通过模拟合理地再现。CIV和OVI谱线Omega_CIV和Omega_OVI中的质量密度演化也与观测结果很好地吻合,这表明在低红移处接近恒定,在红移z=3-4之后呈指数下降。对于CIV和OVI,大多数吸收体都是瞬态的,并且在任何时期,通过柱log N cm ^2 =12-15的CIV和OVI线探测的金属量仅为总金属密度的~2%。当z=0时,大尺度结构形成的引力激波支配着将50%的IGM转变为温热的星系际介质(WHIM)的能量收支(80-90%),而在z > 1-2时,GSW反馈激波在能量上占主导地位。在z=2-3时,大多数所谓的“缺失金属…
Simulating the impact of dust cooling on the statistical properties of the intracluster medium
从恒星和星系形成的第一阶段开始,非引力过程,如冲压压力剥离、超新星、星系风、活动星系核、星系-星系合并等。导致IGM中的恒星,金属以及尘埃的富集,通过星系物质喷射到IGM中。我们现在知道,这些过程与引力一起形成了结构的形成和演化。我们在这里提出的结构形成的流体动力学模拟实施的效果,由尘埃冷却大尺度结构的形成。我们关注星系团的尺度,研究星系团的统计性质。在这里,我们提出了我们的结果上的$T_X-M$和$L_X-M$标度关系,表现出的斜率和归一化的变化时,由尘埃冷却的标准辐射冷却模型。例如,对于包括尘埃冷却的模型,在$M=10^{14}$ M $_\odot$处,$T_X-M$关系的归一化仅改变最大2%,而在$T_X=1$ keV处,$L_X-T_X$的归一化改变多达10%。我们的研究表明,尘埃是一个额外的非引力过程,有助于塑造热ICM气体的物理状态。
Environmental Effects on the Metal Enrichment of Low Mass Galaxies in Nearby Clusters
在本文中,我们研究了低质量恒星形成(SF)星系的化学历史的本地宇宙星系团后发座,A1367,A779和A634。这项工作的目的是寻找环境对这些星系化学演化的影响。星系的化学演化与恒星形成历史(SFH)以及与环境的气体交换有关,众所周知,低质量星系是易受环境过程影响的系统。在我们的研究中,我们使用了SDSS-III DR 8的光谱。我们研究了星系团星系的质量-金属丰度关系,发现了定义明确的序列。这些序列的斜率,在低质量的星系团和星系在大集群中心的距离,遵循最近的流体动力学模型的预测。一个平坦的斜坡已被观察到的星系位于核心的两个更大的集群的样本,主要是在后发座,这表明集群环境的SF星系的化学演化的印记应该是敏感的星系质量和主机集群质量。后发座和A1367星系的HI气体含量表明,低质量SF星系,位于这些星系团的核心,受到严重的影响,冲压压力剥离。根据流体动力学模拟,在致密环境中观察到的低质量星系金属含量的质量依赖性增强似乎是合理的。这种增强的金属富集可以产生的组合效应,如风的再吸积,由于压力coinfinement的集群内介质(ICM),和截断的气体入流,作为一个结果的冲压压力剥离。因此,ICM的性质应该在团簇中低质量星系的化学演化中发挥重要作用。
The Enrichment of the Intergalactic Medium with Adiabatic Feedback I: Metal Cooling and Metal Diffusion
采用金属冷却、金属湍流扩散和热能,利用一系列SPH模拟研究IGM金属富集。采用绝热反馈机制,防止气体冷却,产生没有明确的风粒子的星系风。模拟产生的宇宙恒星形成历史(SFH)与观测结果大致一致,直到z $\sim$ 0.5,以及通用中性氢分数($Ω_{\rm H I}$)的稳定演变。在z=0时,大约40%的重子在温暖的星系际介质(WHIM)中,但大多数金属(80%-90%)被锁定在恒星中。在较高的z,IGM中的金属比例较高,这是由于星系更有效的损失。在整个宇宙历史中,IGM金属主要存在于WHIM。星系内部气体的金属丰度演化与观测结果基本一致,但弥散IGM在z $\sim$ 2.5处富集。银河风最有效地富集了中等质量范围$10^{10}$ M $_{\sun}$ - $10^{11}$ M $_{\sun}$的晕的IGM。在低质量端气体被阻止吸积到晕上,并且具有非常低的金属丰度。在高质量端,随着星系中恒星质量分数的降低,晕重子逃逸率也随之降低。这可能是因为恒星形成活动和逃逸效率的降低。金属增强冷却,使WHIM气体冷却到星系上,并增加恒星的形成。金属的扩散使得风在逃逸之前混合,减少了IGM的金属含量,有利于星系晕内的气体和恒星形成气体。扩散显著增加了低金属丰度气体的量,并改变了密度-金属丰度关系。