XMM-Newton Charakterisierung neu entdeckter Galaxiengruppen

Abstract

1. Derzeitiger Stand von Wissenschaft und Technik: Die Kosmologie mit Galaxienhaufen beruht auf vollständigen und reinen Stichproben, die einen großen Bereich von Massen und Rotverschiebungen abdecken. In Xu et al. (2018, A&A, 619, A162) und Xu et al. (2022, A&A, 658, A59) entdeckten wir eine scheinbar neue Population von Galaxiengruppen und -haufen mit im Durchschnitt flacheren Röntgenoberflächenhelligkeitsprofilen als bekannte Haufen; diese Haufenpopulation wurde in früheren Haufendurchmusterungen übersehen. Die Entdeckung einer solchen neuen Klasse von Objekten könnte einen bedeutenden Einfluss auf kosmologische Anwendungen von Galaxienhaufen haben. 2. Begründung/Ziele der Untersuchung: In dieser Arbeit wollen wir eine Unterstichprobe dieser Systeme charakterisieren, um festzustellen, ob sie zu einer neuen Population gehören. 3. Methode: Für drei dieser Galaxiengruppen und -haufen nutzen wir hochwertige XMM-Newton-Beobachtungen. Wir erstellen Bilder und Spektren und nutzen sie für Modellanpassungen. Wir identifizieren bekannte Galaxien, oder Haufen in diesem Feld. 4. Ergebnis: Die Beobachtungen zeigen, dass alle drei Systeme jeweils aus mehreren Gruppen bestehen, entweder bei der gleichen oder bei unterschiedlichen Rotverschiebungen. Insgesamt charakterisieren wir neun Gruppen. Wir messen flache Oberflächenhelligkeitsprofile mit dem Steigungsparameter beta < 0,6, d.h. kleiner als der kanonische Wert beta=2/3. Für die beiden zentralen Hauptgruppen messen wir sogar beta < 0,4. Wenn die Flüsse der drei Beobachtungen auf die neun identifizierten Gruppen aufgeteilt werden, überschreitet keine von ihnen die typische Flussgrenze, die in früheren RASS-Haufenkatalogen angenommen wurde, 3 mal 10-12 erg s-1 cm-2 im Energiebereich von 0,1-2,4 keV. 5.Schlussfolgerungen/Anwendungsmöglichkeiten: Die Beobachtungen zeigen, dass es Gruppen mit flachen Oberflächenhelligkeitsprofilen gibt. Ob sie eine neue, separate Population bilden, erfordert angesichts der Komplexität, die wir entdeckt haben, zusätzliche Beobachtungen weiterer Systeme aus der Stichprobe von Xu et al. Solche ausgedehnten Systeme mit geringer Oberflächenhelligkeit sowie Mehrfachsysteme und Projektionseffekte müssen bei der Bestimmung von Auswahlfunktionen von Gruppen- und Haufenproben berücksichtigt werden. Diese Kurzfassung stammt aus unserer Veröffentlichung Spinelli, Veronica et al. (2025, A&A, angenommen).

1. State of the art: Galaxy cluster cosmology relies on complete and pure samples spanning over a large range of masses and redshifts. In Xu et al. (2018, A&A, 619, A162) and Xu et al. (2022, A&A, 658, A59), we discovered an apparently new population of galaxy groups and clusters with, on average, flatter X-ray surface brightness profiles than known clusters; this cluster population was missed in previous cluster surveys. The discovery of such a new class of objects could have a significant impact on cosmological applications of galaxy clusters. 2. Justification/goals of the investigation: In this work we aim to characterize a subsample of these systems to assess whether they belong to a new population. 3. Methods: We follow up three of these galaxy groups and clusters with high-quality XMM-Newton observations. We produce clean images and spectra and use them for model fitting. We also identify known galaxies, groups, or clusters in the field. 4. Results: The observations reveal that all three systems are composed of multiple groups each, either at the same or at different redshifts. In total, we characterize nine groups. We measure flat surface brightness profiles with slope parameter beta < 0.6; i.e, less than the canonical beta=2/3. For the two main central groups, we even measure beta < 0.4. When the fluxes for the three observations are split up across the nine identified groups, none of them exceeds the typical flux limit adopted in previous RASS cluster catalogs, 3 times 10-12 erg s-1 cm-2 in the 0.1–2.4 keV energy band. 5. Conclusions/applications: The observations reveal that groups with flat surface brightness profiles exist. Whether they form a new, separate population requires additional follow-up observations of further systems from the Xu et al. sample, given the complexity we have discovered. Such extended low surface brightness systems, as well as multiple systems and projection effects, need to be taken into account when determining selection functions of group and cluster samples. This abstract is taken from our publication Spinelli, Veronica et al. (2025, A&A, accepted).