星系团中多温气体的研究

We use a sample of cluster/QSO pairs to study the warm and hot gas in and around galaxy clusters. With the X-ray emission observations from Chandra/XMM-Newton, we will measure the temperature, density, and structure of the hot intracluster medium, which will be complemented with the Sunyaev-Zel'dovich effect measurements from radio observations. With the far-UV absorption observations from HST-COS through the sight line of UV-bright background QSO, we will observe the OVI doublet, HI Ly-α and Ly-β, and other ion transitions in the clusters. These absorption lines are sensitive to the thermal, kinetic, and chemical properties of warm gas. The cluster/QSO pair provides a unique lab to study the following questions: what are the content and physical states of gas around galaxy clusters? what are the heating, cooling, and dynamic processes of multiple temperature gas in the clusters? How the clusters accrete mass from the surrounding filamentary large-scale structures? How are the circumgalactic medium of individual galaxies affected by the cluster environment? The understanding of these questions are very important to the study of structure formation and cluster evolution, to solve missing baryon problem, and to use clusters as cosmology probes.

我们选择星系团/类星体对的样本来研究星系团内部和周围的多温气体。Chandra/ XMM-Newton X射线波段观测能使我们测量星系团中热气体的温度，密度和结构，这些结果将会和射电波段Sunyaev-Zel'dovich效应的观测结果互补。HST-COS在星系团附近背景类星体的视线方向上紫外吸收线的观测能使我们探测星系团中OVI双线、HI Ly-α和-β、以及其他离子的吸收线，这些吸收线对星系团中温气体的热力学、动力学和化学性质非常敏感。这个样本为我们提供了一个用以研究以下问题的独特实验室：星系团周围气体的成分和物理状态是什么样的？星系团中多温气体的加热、冷却和动力学过程是什么？星系团如何从周围的丝状大尺度结构中吸积物质？星系团中成员星系的星周介质如何受星系团环境的影响？理解这些问题对于研究宇宙结构形成和星系团的演化；帮助解决重子缺失问题；和利用星系团作为研究宇宙学的探针非常重要。

我们选择了一个星系团/类星体对样本来研究星系团中多温气体的性质和星系团环境对成员星系星周介质的影响。我们利用空间X射线望远镜Chandra和XMM-Newton的图像和光谱数据研究了星系团热气体的性质。同时，我们利用哈勃空间望远镜的COS紫外光谱仪的数据研究了星系团中的温气体在背景类星体视线方向上吸收线的性质。我们发现样本中的多数星系团处于动力学活跃状态，判断依据是形态参数，X射线的温度分布，以及热气体中心和中心最亮星系存在比较大的位置偏移。我们估算了星系团的总质量，以及热气体和恒星的质量。对比宇宙的平均重子比例，我们发现所有星系团都有重子缺失迹象。这些缺失的重子很有可能以温气体的形式存在于星系团中，从COS紫外光谱所限制的温气体柱密度的上限支持这个推断。这个项目帮我们更好的理解了星系团中多温气体之间的关系，并且建立了气体性质和宿主星系团性质之间的联系。研究结果将帮我们进一步理解宇宙中的结构形成和重子演化。