星系團(tuán)X射線性質(zhì)的研究

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1、密級(jí)：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)UniversityofChineseAcademyofSciences博士學(xué)位論文培養(yǎng)單位：2013年5月ByLiCheng—KuiADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPhilosophyInstituteofHighEnergyPhysicsChineseAcademyofSciencesMay,2013研究生學(xué)位論文聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)

2、立進(jìn)行研究工作所取得的成果，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。簽名：啦蕘磋日期：墜叢：呈：!關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所“關(guān)于中國(guó)科學(xué)院高能物理所研究生論文及研究成果使用權(quán)的規(guī)定”(2001)高發(fā)研生字第315號(hào)文件，即：高能物理研究所擁有在著作權(quán)法規(guī)定范圍內(nèi)學(xué)位論文的使用權(quán)，其中包括：(1)已獲學(xué)位的研究生必須按規(guī)定提交學(xué)位論文，高能物理研究所可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存研究生上交的學(xué)位論文；(2)為教學(xué)和科研目的，高能物理研究所

3、可以將公開的學(xué)位論文作為資料在圖書館、資料室等場(chǎng)所供科研人員閱讀，或在所內(nèi)網(wǎng)站供科研人員瀏覽部分內(nèi)容；(3)根據(jù)《中華人民共和國(guó)學(xué)位條例暫行實(shí)施辦法》，向國(guó)家圖書館等相關(guān)部門報(bào)送可以公開的學(xué)位論文。簽名：j毽一隰盟弓、1摘要星系團(tuán)X射線性質(zhì)的研究李承奎(粒子物理與原子核物理)導(dǎo)師：李惕碚研究員要星系團(tuán)由宇宙引力塌縮形成，起源于宇宙的原初密度擾動(dòng)。由于星系團(tuán)是宇宙中最大的自引力束縛系統(tǒng)，代表了宇宙演化的進(jìn)程，而且包含有復(fù)雜的氣體成分，因此星系團(tuán)的研究對(duì)于宇宙學(xué)和天體物理學(xué)都有很重要的意義。由于星系團(tuán)的質(zhì)量函數(shù)對(duì)于宇宙學(xué)參數(shù)十分敏感，所以星系團(tuán)的質(zhì)量是研究的一個(gè)重點(diǎn)性質(zhì)?，F(xiàn)代的x射線望遠(yuǎn)鏡XMM．

4、Newton和Chandra擁有極高的能譜分辨率和空問(wèn)分辨率，使得我們能夠詳細(xì)地研究星系團(tuán)中的星系際介質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。論文將利用這兩顆衛(wèi)星進(jìn)行星系團(tuán)x射線性質(zhì)的研究。在球?qū)ΨQ的假設(shè)下，反投影方法能夠扣除觀測(cè)能譜中的空間投影效應(yīng)，從而得到星系團(tuán)中各殼層氣體的真實(shí)能譜。這項(xiàng)技術(shù)我們已經(jīng)成功地運(yùn)用在XMM．Newton和Chandra的觀測(cè)中，并且獲得了星系團(tuán)溫度和質(zhì)量的精確測(cè)量結(jié)果。論文將把這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在Abell1835和兩個(gè)低紅移星系團(tuán)樣本的研究中。首先，我們分析了Abell1835，對(duì)比反投影前的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)溫度和金屬豐度基本沒(méi)有大的變化。然后我們對(duì)比了XMM-Newton和Chandra

5、的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)即使考慮了PSF影響以后，兩者測(cè)量的氣體溫度差異還是存在。為了研究成因，我們采用能譜交叉標(biāo)定的方法重新確定星系團(tuán)溫度，我們發(fā)現(xiàn)，Chandra反投影以后的能譜能夠很好的被XMM．Newton的溫度擬合，反之則不成立。而且我們引入弱引力透鏡質(zhì)量證明，通過(guò)_XMM．Newton的溫度得到的星系團(tuán)質(zhì)量和弱引力透鏡一致，而Chandra的溫度得出來(lái)星系團(tuán)質(zhì)量偏高。因此，XMM-Newton確定的質(zhì)量和溫度可能更可信。為了更加清楚地認(rèn)識(shí)兩者的不同，我們利用了14個(gè)紅移在0．1．O．3之間的星系團(tuán)得到了XMM-Newton和Chandra之間的溫度差異和質(zhì)量差異，并且都與弱引力透鏡質(zhì)量進(jìn)行了對(duì)

6、比。中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士學(xué)位論文：星系團(tuán)x射線性質(zhì)的研究在標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)里，大尺度結(jié)構(gòu)形成的天體(例如星系團(tuán))的自相似性是等級(jí)成團(tuán)理論模型最重要的預(yù)測(cè)之一，這種自相似性會(huì)引發(fā)十分嚴(yán)格的質(zhì)量和觀測(cè)量之間的相關(guān)性。因此，X射線的觀測(cè)量在原則上可以用來(lái)預(yù)測(cè)星系團(tuán)的主要物理性質(zhì)。星系團(tuán)樣本的物理性質(zhì)和宇宙學(xué)的應(yīng)用都是建立在自相似性的基礎(chǔ)上的。所以，深入地了解星系團(tuán)的自相似性的實(shí)際情況對(duì)結(jié)構(gòu)形成和演化的理論有很大的幫助。利用Chandra的數(shù)據(jù)，我們分析了112個(gè)低紅移星系團(tuán)的樣本，其物理性質(zhì)和標(biāo)度關(guān)系等宇宙學(xué)應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容是論文的重點(diǎn)。樣本r500內(nèi)的平均氣體含量為0．110士0．017，低于宇宙的重子物質(zhì)

7、比。冷核星系團(tuán)的冷核半徑和星系團(tuán)的質(zhì)量成正比，并且冷核半徑大約都在O．06他oo處。我們研究了樣本中熵的分布，冷核和非冷核的熵的斜率都和自相似的結(jié)果一致。中心熵的分布是雙峰的分布，兩個(gè)峰值分別在19．4keVcm2和94．0keVcm2。我們得到的標(biāo)度關(guān)系與以前的研究是一致的，冷核的存在影響了Lx—M關(guān)系，而對(duì)其他標(biāo)度關(guān)系影響不大。M．戰(zhàn)關(guān)系比其他標(biāo)度關(guān)系更加緊密一些。論文的最后部分，是對(duì)我們的工