Астрономы измерили массы 15 000 скоплений галактик без спектроскопии

Группа астрономов представила новый способ измерения масс скоплений галактик, основанный только на фотометрических данных. Метод использует так называемый splashback радиус — физическую границу скопления, за которой вещество перестаёт вращаться вокруг него и начинает падать внутрь. Это определение свободно от эффекта псевдоэволюции, искажающего традиционные оценки масс.

Работа опирается на данные Слоановского цифрового небесного обзора (SDSS). Учёные разработали вероятностный метод отбора членов скопления по радиальному распределению и фотометрическому красному смещению. Адаптивный порог вероятности позволил максимизировать контраст между ядром скопления и его окрестностями. Метод применили к выборке из 499 скоплений из каталога слабого линзирования CoMaLit.

Для каждого скопления были восстановлены профили числа галактик и определен splashback радиус. Медианное отношение splashback радиуса к радиусу R200m составило около 1.1, что согласуется с предыдущими наблюдениями. Затем исследователи откалибровали соотношение между splashback массой и радиусом в широком диапазоне красных смещений (0.01 < z < 0.8). Наклон оказался более пологим, чем предсказывает модель постоянной плотности, и не показал значимой эволюции с красным смещением.

Это соотношение применили к данным каталога redMaPPer в северной галактической шапке SDSS. Таким образом splashback массы были получены для более чем 15 000 скоплений. На их основе построена первая наблюдательная массовая функция, использующая исключительно фотометрические данные.

Полученная массовая функция согласуется с предсказаниями гидродинамических симуляций в области больших масс. На меньших массах наблюдаются отклонения, которые, по мнению авторов, связаны с известной неполнотой оптических каталогов скоплений.

Результаты показывают, что размеры, массы и численность скоплений, определённые по splashback радиусу, могут быть надёжно измерены в фотометрических обзорах. Это открывает возможность для космологических исследований без необходимости в спектроскопических или данных слабого линзирования. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv (идентификатор 2605.20393).