Decrease in the Brightness of the Cosmic X-ray and Soft Gamma-ray Background toward Clusters of Galaxies


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

We show that Compton scattering by electrons of the hot intergalactic gas in galaxy clusters should lead to peculiar distortions of the cosmic background X-ray and soft gamma-ray radiation—an increase in its brightness at hv ≲ 60−100 keV and a drop at higher energies. The background distortions are proportional to the cluster gas surface density, in contrast to the intensity of the thermal gas radiation proportional to the density squared, which allows the most important cluster parameters to be measured. The spectral shape of the background distortions and its dependence on the gas temperature, optical depth, and surface density distribution law have been studied using detailed Monte Carlo calculations and conformed by analytical estimations. In the cluster frame the maximum of the background decrease due to the recoil effect occurs at hv ∼ 500−600 keV. The photoionization of hydrogen- and helium-like iron and nickel ions leads to additional distortions in the background spectrum—a strong absorption line with the threshold at hv ∼ 9 keV (and also to an absorption jump at hv ≳ 2 keV for cold clusters). The absorption of intrinsic thermal radiation from the cluster gas by these ions also leads to such lines. In nearby (z ≲ 1) clusters the line at hv ∼ 2 keV is noticeably enhanced by absorption in the colder (∼106 K) plasma of their peripheral (≲3 Mpc) regions; moreover, the absorption line at hv ∼ 1.3 keV, which does not depend on the properties of the hot cluster gas, splits off from it. The redshift of distant clusters shifts the absorption lines in the background spectrum (at ∼2, ∼9, and ∼500 keV) to lower energies. Thus, in contrast to the microwave background radiation scattering effect, this effect depends on the cluster redshift z, but in a very peculiar way. When observing clusters at z ≳ 1, the effect allows one to determine how the X-ray background evolved and how it was “gathered” with z. To detect the effect, the accuracy of measurements should reach ∼0.1%. We consider the most promising clusters for observing the effect and discuss the techniques whereby the influence of the thermal gas radiation hindering the detection of background distortions should be minimal.

Об авторах

S. Grebenev

Space Research Institute

Автор, ответственный за переписку.
Email: grebenev@iki.rssi.ru
Россия, Profsoyuznaya ul. 84/32, Moscow, 117997

R. Sunyaev

Space Research Institute; Max-Planck-Institut für Astrophysik

Email: grebenev@iki.rssi.ru
Россия, Profsoyuznaya ul. 84/32, Moscow, 117997; Karl-Schwarzschild-Str. 1, Garching, D-85741

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Inc., 2019

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».