arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv 2410.02488astro-ph.CO
收藏

Planck CMB图中相对论性Sunyaev-Zeldovich效应的证据:平均电子气温度为$T_{\rm e}\simeq 5$ keV

Evidence for relativistic Sunyaev-Zeldovich effect in Planck CMB maps with an average electron-gas temperature of $T_{\rm e}\simeq 5$ keV

Mathieu Remazeilles, Jens Chluba

AI总结:

本文发现Planck CMB图中的残余污染源于被忽略的相对论性SZ校正,通过绘制rSZ一阶矩场并叠加星系团,推断出Planck星系团的平均电子气温度约为5 keV,并构建了无rSZ污染的新CMB图。

摘要:

将公开的Planck CMB温度图(NILC、SMICA、SEVEM、Commander)叠加在Planck星系团目录的星系团上,揭示了来自热Sunyaev-Zeldovich (tSZ)辐射的显著残余污染。出乎意料的是,叠加“无tSZ”CMB图(如Planck SMICA-noSZ或约束ILC (CILC)图)仍然显示出来自星系团的明显残余污染。我们证明,这种持续存在的残余源于CMB图估计中被忽略的相对论性SZ (rSZ)校正。采用一种专为Planck数据中的rSZ效应设计的分量分离方法,我们绘制了不同基准温度$\bar{T}_{\rm e}$(范围从$2$到$10$ keV)下天空中的rSZ一阶矩场$y(T_{\rm e}-\bar{T}_{\rm e})$。将这些$y(T_{\rm e}-\bar{T}_{\rm e})$图叠加在Planck星系团上,在中心处表现出强度下降或增强,具体取决于$\bar{T}_{\rm e}$是高于还是低于集合平均星系团温度$T_{\rm e}$。对于基准值$\bar{T}_{\rm e}=5$ keV,在叠加的Planck $y(T_{\rm e}-\bar{T}_{\rm e})$图中观察到强度消失,使我们能够推断Planck星系团的平均气体温度为$T_{\rm e}\simeq 5$ keV。基于这一发现,我们假设rSZ谱的$T_{\rm e} = 5$ keV,通过使用CILC解投影完整的rSZ辐射,重新审视了Planck无tSZ CMB图。我们新的无rSZ Planck CMB图在叠加到星系团上时,与先前的(非相对论性)无tSZ Planck CMB图相比,显示出残余SZ污染的明显抵消。我们基于图的方法利用rSZ效应提供了Planck星系团平均温度为$T_{\rm e} = 4.9 \pm 2.6$ keV的有力证据。

英文摘要:

Stacking the public Planck CMB temperature maps (NILC, SMICA, SEVEM, Commander) on galaxy clusters from Planck catalogues reveals substantial residual contamination from thermal Sunyaev-Zeldovich (tSZ) emission. Unexpectedly, stacking "tSZ-free" CMB maps, like the Planck SMICA-noSZ or Constrained ILC (CILC) maps, still shows noticeable residual contamination from galaxy clusters. We demonstrate that this persisting residual stems from neglected relativistic SZ (rSZ) corrections in the CMB map estimation. Employing a component-separation method specifically designed for the rSZ effect on Planck data, we map the rSZ first-order moment field $y(T_{\rm e}-\bar{T}_{\rm e})$ over the sky for different pivot temperatures $\bar{T}_{\rm e}$ ranging from $2$ to $10$ keV. Stacking these $y(T_{\rm e}-\bar{T}_{\rm e})$-maps on Planck clusters exhibits either an intensity decrement or increment at the centre, contingent upon whether $\bar{T}_{\rm e}$ is above or below the ensemble-averaged cluster temperature $T_{\rm e}$. For the pivot value $\bar{T}_{\rm e}=5$ keV, a vanishing intensity is observed in the stacked Planck $y(T_{\rm e}-\bar{T}_{\rm e})$-map, enabling us to infer the average gas temperature of $T_{\rm e}\simeq 5$ keV for Planck clusters. Building upon this finding, we revisit the Planck tSZ-free CMB map by deprojecting the complete rSZ emission using CILC, assuming an rSZ spectrum with $T_{\rm e} = 5$ keV. Our new, rSZ-free Planck CMB map, when stacked on clusters, shows a clear cancellation of residual SZ contamination in contrast to prior (non-relativistic) tSZ-free Planck CMB maps. Our map-based approach provides compelling evidence for an average temperature of the Planck galaxy clusters of $T_{\rm e} = 4.9 \pm 2.6$ keV using the rSZ effect.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

↑