Studiare le dinamiche del cluster di Perseo

I gruppi di galassie sono tra le strutture più grandi dell'universo. Si formano quando gruppi più piccoli di galassie si uniscono a causa dell'attrazione gravitazionale. Capire questi gruppi ci aiuta a scoprire l'evoluzione dell'universo e le proprietà dei suoi componenti, che includono materia oscura, galassie e il mezzo intracluster (ICM). La materia oscura costituisce la maggior parte della massa in questi gruppi, mentre le galassie e l'ICM rappresentano una frazione minore. Questo studio si concentra sul gruppo di Perseus, uno dei gruppi più vicini e luminosi nelle osservazioni in raggi X.

#Scopo dello Studio

I nostri obiettivi sono tre:

1. Creare un catalogo di galassie con Redshift misurati nella regione centrale del gruppo di Perseus.
2. Introdurre un nuovo strumento chiamato CausticSNUpy, che aiuta a determinare l'appartenenza al gruppo.
3. Confrontare la distribuzione spaziale e il movimento delle galassie con l'ICM emittente raggi X.

#Raccolta Dati

#Dati Fotometrici

Abbiamo utilizzato il SDSS Data Release 17 per i nostri dati fotometrici. L'obiettivo era ottenere un set completo di dati spettroscopici uniformi dal gruppo di Perseus. Abbiamo prioritizzato le galassie in base alla loro luminosità, specificamente alla loro magnitudine apparente in banda r. Un totale di 745 sorgenti sono state escluse dopo aver confermato che erano artefatti o non vere galassie basandoci su un'ispezione visiva.

#Dati Spettroscopici

Abbiamo osservato 1283 galassie nella regione centrale del gruppo di Perseus usando il telescopio MMT/Hectospec. Dopo aver ridotto i dati, abbiamo misurato i redshift di queste galassie. Abbiamo cercato di ottenere una misurazione affidabile assicurandoci di effettuare controlli di qualità. In totale, abbiamo misurato i redshift per 1151 galassie all'interno del gruppo, incluse alcune di studi precedenti.

#Determinazione dell'Appartenenza al Gruppo

Per separare le galassie membri del gruppo da quelle che non ne fanno parte, abbiamo usato un metodo che implica il tracciamento delle galassie in uno spazio particolare noto come spazio del redshift. Abbiamo identificato i gruppi usando una tecnica che si concentra su dove le galassie si radunano e le informazioni sulla Velocità di quelle galassie. Questo metodo aiuta a distinguere tra i veri membri del gruppo e quelli che potrebbero essere sullo sfondo o in primo piano.

Usando il nostro nuovo codice, CausticSNUpy, abbiamo identificato 418 galassie membri entro un raggio specifico. Abbiamo poi analizzato le caratteristiche di queste galassie membri per trarre informazioni significative sul gruppo.

#Cinematica del Gruppo

Capire come si muovono le galassie all'interno del gruppo è fondamentale. Ci siamo concentrati sulle dispersioni di velocità delle galassie, osservando le loro velocità in diverse direzioni. In particolare, abbiamo cercato segnali di rotazione all'interno del gruppo.

#Profilo di Dispersione di Velocità

Il profilo di dispersione di velocità osserva come variano le velocità delle galassie in relazione alle loro posizioni all'interno del gruppo. Questo profilo può dare indizi sulla massa e sulla struttura del gruppo. Quando abbiamo diviso le galassie in base ai loro colori e luminosità, abbiamo osservato alcune tendenze, ma non abbiamo notato differenze significative tra i tipi di galassie.

#Valutazione della Rotazione Globale

Abbiamo cercato di capire se il gruppo di Perseus sta ruotando. Un gruppo può acquisire rotazione attraverso fusioni o condizioni iniziali dalla sua formazione. Abbiamo usato due metodi per verificare la rotazione analizzando come cambiano le velocità delle galassie con le loro posizioni.

La nostra analisi ha indicato una mancanza di prove forti per una rotazione globale nel gruppo. Questo suggerisce che il gruppo potrebbe non aver subito una fusione recente che potrebbe conferire una dinamica rotazionale.

#Esame della Sottostruttura

Le Sottostrutture in un gruppo di galassie possono indicare interazioni recenti o fusioni. Abbiamo condotto un test statistico per verificare la presenza di segni di eventuali sottostrutture nel gruppo. I risultati non hanno suggerito sottostrutture significative, rafforzando l'idea che il gruppo di Perseus sia un sistema rilassato.

#Confronto tra Gas e Galassie

Per valutare la relazione tra galassie e l'ICM, abbiamo confrontato le loro mappe di velocità. Questo può fornire indizi sulla storia di fusione del gruppo poiché le galassie e l'ICM rispondono in modo diverso a questi eventi.

Utilizzando dati sia dalla missione Hitomi che dalle osservazioni XMM-Newton, abbiamo tracciato le velocità delle galassie rispetto a quelle dell'ICM. Anche se ci sono regioni con differenze di velocità notevoli, la tendenza generale mostra un accordo tra i movimenti delle galassie e dell'ICM.

#Osservazioni Conclusive

Questo studio compila un catalogo di galassie con dati di redshift misurati nel gruppo di Perseus. Abbiamo sviluppato un nuovo strumento, CausticSNUpy, che aiuta a determinare le appartenenze ai gruppi. Le nostre analisi cinematiche ci portano a diverse conclusioni:

1. Non c'è un segnale forte di rotazione, indicando fusioni recenti limitate.
2. Il gruppo non mostra sottostrutture notevoli che suggeriscano equilibrio dinamico.
3. I movimenti e le distribuzioni spaziali delle galassie si allineano bene con l'ICM su scale più ampie.

I risultati suggeriscono che il gruppo di Perseus è un sistema rilassato, senza una storia di fusioni recenti. Studi futuri, specialmente quelli che incorporano osservazioni precise in raggi X, miglioreranno la nostra comprensione della dinamica dei gruppi.