Search for gas bulk motions in eight nearby clusters with Suzaku

Hiroko Yoshida and Naomi Ota
2014,

http://wwwxray.ess.sci.osaka-u.ac.jp/SuzakuMAXI2014/proceedings.html

pdf can be found.

Suzaku Observation of the Radio Halo Cluster Abell 2319: Gas Dynamics and Hard X-ray Properties

http://adsabs.harvard.edu/abs/2009arXiv0909.1358S
Sugawara et al 2009

We present the results of Suzaku observation of the radio halo cluster Abell 2319. The metal abundance in the central cool region is found to be higher than the surrounding region, which was not resolved in the former studies. We confirm that the line-of-sight velocities of the intracluster medium in the observed region are consistent with those of the member galaxies of entire A2319 and A2319A subgroup for the first time, though any velocity difference within the region is not detected. On the other hand, we do not find any signs of gas motion relevant to A2319B subgroup. Hard X-ray emission from the cluster is clearly detected, but its spectrum is likely thermal. Assuming a simple single temperature model for the thermal component, we find that the upper limit of the non-thermal inverse Compton component becomes $2.6 \times 10^{-11}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ in the 10-40 keV band, which means that the lower limit of the magnetic field is 0.19 $\mu$G with the radio spectral index 0.92. Although the results slightly depend on the detailed spectral modeling, it is robust that the upper limit of the power-law component flux and lower limit of the magnetic field strength become $\sim 3 \times 10^{-11}$ erg s$^{-1}$ cm$^{-2}$ and $\sim 0.2 \mu$G, respectively. Considering the lack of a significant amount of very hot ($\sim 20$ keV) gas and the strong bulk flow motion, it is more likely that the relativistic non-thermal electrons responsible for the radio halo are accelerated through the intracluster turbulence rather than the shocks.

Suzaku Observation of the Ophiuchus Galaxy Cluster: One of the Hottest Cool Core Clusters

copy from http://adsabs.harvard.edu/abs/2008PASJ...60.1133F
fujita et al.　2008

We present the analysis of a Suzaku observation of the Ophiuchus galaxy cluster. We confirmed that the cluster has a cool core. While the temperature of the intracluster medium (ICM) decreases toward the center, the metal abundance increases. Except for the core (r lesssim 50kpc), the cluster is hot (˜9-10keV) and is almost isothermal for r lesssim 1Mpc; the latter contradicts a previous study. We do not detect any variation of the redshift of the ICM in the cluster; the upper limit of the velocity difference is 3000km s^-1. The iron-line ratios in X-ray spectra indicate that the ICM has reached the ionization equilibrium state. From these results, we conclude that the Ophiuchus cluster is not a major merger cluster, but one of the hottest clusters with a cool core. We obtain the upper limit of non-thermal emission from the cluster, which is consistent with both the recent claimed detection with INTEGRAL and the recent upper limits with the Swift/BAT. If the cluster has bright non-thermal emission, as suggested by the INTEGRAL measurement, it is probably not due to a recent major cluster merger.

すざく衛星による銀河団A2256の観測

copy from http://www.asj.or.jp/nenkai/2008a/html/T09a.html

日本天文学会2008年春季年会

T09a

すざく衛星による銀河団A2256の観測

長井雅章、○林田　清、田和憲明 (大阪大理)

銀河団の進化、成長に 銀河団のマージングがはたす役割は大きい。 銀河団A2256は、1)Ｘ線表面輝度に二つのピークをもち、2)構成銀河の 速度分布が二つ（あるいは三つ）の成分で構成され、3)Ｘ線観測で 得られるガス温度の分布が非一様で、特にコールドフロントと 呼ばれる不連続な構造をもつ、という特徴から、近傍の代表的な マージング銀河団として知られている。

我々は、2006年11月、すざく衛星を用いてこのA2256銀河団を観測した。 Ｘ線CCDカメラXISによって取得したメインクラスターとサブクラスター、 それぞれのＸ線スペクトルから、ガス温度が7.5keV, 5.7keVと異なる ことを確認した。さらに、それぞれの高温ガスの赤方偏移を Ｘ線スペクトルフィットから求め、メインクラスターの後退速度 がサブクラスターのそれより1590+700-750km/s (誤差は90\%信頼 限界の統計誤差)だけ大きいことを、はじめて明らかにした。 この値は、可視光で測定されている構成銀河の後退速度と矛盾がなく、 この銀河団において、メイン、サブそれぞれのクラスターが いままさに衝突をはじめた、マージングの初期段階にあることを 示している。

A2256は、Beppo-SAX, RXTE衛星による観測 で硬Ｘ線非熱的放射が検出された銀河団でもあり、 電波レリックと呼ばれるひろがった電波源の存在とあわせて、 非熱的過程が銀河団規模で起こっていることが示唆されている。 すざく衛星の観測によって得られた非熱的放射に関する制限に ついてもあわせて報告する。

「すざく」による高温銀河団ガス運動の探査

copy from http://www.asj.or.jp/nenkai/2008a/html/T10a.html

日本天文学会2008年春季年会

T10a

「すざく」による高温銀河団ガス運動の探査

○金丸武弘 (東京理科大学)、川原田円(理化学研究所)、玉川徹(理化学研究所)、早藤麻美(東京理科大学)、牧島一夫(東京大学)、他「すざく」チーム

銀河団は、小さな銀河団同士の衝突合体を通じて現在のような姿に成長してきたと考られている。銀河団同士の衝突に伴って高温ガスがバルク運動を持つとする と、輝線スペクトルにドップラーシフトが生じると考えられる。そこで輝線のエネルギーを決定することで、衝突合体の様子に直接的な手がかりが得られると期 待される。今回は「すざく」が観測した、ガス温度分布やX線イメージの形状からリラックス状態と考えられるPerseus銀河団中心領域と Abell1060と、衝突合体中と思われるAbell 3376、Abell 3667を対象にしてX線スペクトル解析を行いガスバルク運動を調べた。「すざく」により現在まで挙げられてきた成果を上記の天体解析結果に加え、銀河団 の高温ガスバルク運動について報告する。

鉄輝線の位置依存性を調べるために、XIS検出器の視野をおよそ2.2'×2.2'、4.5'×4.5' の正方領域に分け、各領域についてX線スペクトルを抽出しモデルフィットを行った。静止系でのエネルギーと比較し各領域での視線速度を計算しバルク運動を 調べた。結果リラックス状態と考えられるPerseus銀河団中心領域とAbell 1060のガスバルク運動は音速を越えるような状態は確認出来なかった。衝突合体中と考えられるAbell 3376、Abell 3667のガスバルク運動は音速程度の速度差を生じていた。この事は銀河団ガスは衝突合体に際して音速を越えるガスバルク運動を生じ、次第にリラックスし ていくという銀河団 の衝突合体仮説が正しかった事を意味しているのかもしれない。

Suzaku Observations of AWM 7 Cluster of Galaxies: Temperatures, Abundances, and Bulk Motions

Sato et al.
http://adsabs.harvard.edu/abs/2008PASJ...60S.333S

We carried out 3 observations of the cluster of galaxies AWM 7, for the central region and 20'-east and 20'-west offset regions, with Suzaku. Temperature and abundance profiles were measured out to 27' simeq 570 h₇₀^-1kpc, which corresponded to ˜0.35r₁₈₀. The temperature of the intra-cluster medium (ICM) slightly decreased from 3.8keV at the center to 3.4keV in the ˜0.35 r₁₈₀ region, indicating a flatter profile than those in other nearby clusters. The abundance ratio of Si to Fe was almost constant in our observations, while the Mg-to-Fe ratio increased with radius from the cluster center. The O to Fe ratio in the west region showed an increase with radius, while that in the east region was almost flat, though the errors were relatively large. These features suggest that the enrichment process is significantly different between products of type II supernovae (O and Mg) and those by type Ia supernovae (Si and Fe). We also examined the positional shift of the central energy of a He-like Fe-Kα line, in search of possible rotation of the ICM. The 90% upper limit for the line-of-sight velocity difference was derived to be Δ v lesssim 2000kms^-1, suggesting that the ellipticity of AWM 7 is rather caused by a recent directional infall of gas along the large-scale filament.

すざく衛星によるペルセウス銀河団の高温ガスバルク運動の測定(1)

copy from
http://www.asj.or.jp/nenkai/2007a/html/T10b.html

蓮池和人、○林田清、田和憲明、勝田哲、宮内智文（阪大）、内山秀樹（京大）、　　　　金丸武弘（東京理科大）、太田直美、玉川徹（理研）、古澤彰浩（名大）、牧島一夫（東京大）、他すざくチーム

銀河団中の高温ガスのバルクモーション及び乱流の測定は、 銀河団高温ガスの構造や進化をさぐる新たなツールになりえる。 特に、数1000km/sの速度で二つの銀河団が合体するマージング の過程で、それぞれの銀河団に付随する高温ガスがいかに混合され リラックスした系に移行していくか、バルクモーションの測定による ダイナミックな描像が期待される。 また、バルクモーションや乱流の測定は、通常、静水圧平衡を仮定する 銀河団の質量測定の精度を検証する上でも重要である。

ペルセウス座銀河団は全天でもっとも高いＸ線表面輝度をもち 鉄輝線のドップラーシフトを通してバルクモーションをさぐるのに 最適な天体である。 すざくXISでは、SWG期間内にエネルギースケールの較正を主目的 として、2006年2月、8月の２回の観測が行われている。２回目の観測では、 放射線損傷を補償するSCIという新たなCCD駆動方法もテストした。

鉄輝線のドップラーシフトを測定するのに最も重要なのが検出器（XIS）の エネルギースケールの精度である。XISのエネルギースケールの精度は0.2\%、速度に 換算して600km/sと評価されている。今回のデータ解析では、電荷転送方向 が 天空座標で互いに異なる4台のXISのデータを同時に利用して、エネルギースケールの 誤差（CTI補正の誤差）をさらに小さくする工夫を試みた。 続いて、検討すべきはスペクトルモデルの妥当性である。本発表では、以上の解析方 法と 検討結果を中心に紹介する（結果と議論に関しては、金丸他の発表参照のこと） 　

Suzaku Observations of the Centaurus Cluster: Absence of Bulk Motions in the Intracluster Medium

Ota et al. 2007
http://adsabs.harvard.edu/abs/2007PASJ...59S.351O

The Centaurus cluster (z=0.0104) was observed with the X-ray Imaging Spectrometer (XIS) onboard the Suzaku X-ray satellite in three pointings, one centered on the cluster core and the other two offset by ±8' in declination. To search for possible bulk motions of the intracluster medium, the central energy of a He-like Fe K line (at a rest-frame energy of 6.7keV) was examined to look for a positional dependence. Over spatial scales of 50kpc to 140kpc around the cluster core, the central line energy was found to be constant within a calibration error of 15eV. The 90% upper limit on the line-of-sight velocity difference is |Δv| < 1400 km s^-1, giving a tighter constraint than previous measurements. The significant velocity gradients inferred from a previous Chandra study were not detected between two pairs of rectangular regions near the cluster core. These results suggest that the bulk velocity does not largely exceed the thermal velocity of the gas in the central region of the Centaurus cluster. The mean redshift of the intracluster medium was determined to be 0.0097, in agreement with the optical redshift of the cluster within the calibration uncertainty. Implications of the present results for estimating the cluster mass are briefly discussed.