椭圆星系NGC 1407及其所属星系群中物质的质量分布

摘要

本工作着重利用由X射线空间天文台Chandra和ROSAT所获取的高质量X射线观测数据，同时辅之以光学数据，对亮椭圆星系NGC 1407及其所属星系群中的重子物质及暗物质质量的空间分布进行了研究。通过将观测到的光学线强指数和多波段测光数据与几种不同的星族合成模型进行对比，得到了恒星成分的质量光度比分布，并由此计算了恒星质量的空间分布。发现在NGC 1407中星际气体是单相的。在一倍有效半径（1Re = 9.0 kpc）以内，气体温度约为0.7 keV。这在椭圆星系中是典型的。而在1Re范围以外，气体温度迅速升至1 keV之上，是星系群中星系际气体典型的温度。利用Chandra的高空间分辨率，发现在星系最中心的区域X射线表面亮度有明显的相对于β模型的超出。同时，在总引力质量和暗物质质量曲线上都观测到了一个位于大约1Re之内的平坦肩状结构。注意到这里正是气体温度从典型的星系气体温度值快速升至典型的星系际气体温度值的区域。推测，和在其它星系团或星系群的主导星系中所观测到的一样，这个肩状结构所处的位置很可能是星系和群的分界区。总引力质量和暗物质的分布在星系中心区域（< 0.85Re）非常陡, 大致可以被一个指数约为2的幂律模型或者ζ=2的推广的NFW模型拟合。在外部区域总引力质量的分布可被NFW模型拟合。所得聚集度参数为c=18.5±1.5，大于红移z=0处的理论预言值上限。NGC1407有一个由重子物质所主导的核，而在>1Re的外围区域内引力质量则由暗物质主导。在维里半径r200=572±118 kpc处，推算出的维里质量和质光比分别为M200=2.20±0.42×1013 M⊙和Mvir/LB=311±60 M⊙/LB,⊙。由此得出结论，NGC1407是一个富含暗物质的系统，其中暗物质所占的比重甚至超过很多星系团。由于所得的总引力质量低于过去的光学测量结果，推测群成员NGC 1400之所以具有极大的本动速度，很可能是因为它在星系群的引力势作用下尚未达到最终的平衡状态。