化石星系群成因的X射线研究

利用Chandra、XMM、Suzaku等先进X射线卫星的观测（含以PI身份申请到的Suzaku观测），结合其它波段数据和高精度模拟数据，对一个化石星系群样本和一个正常致密星系群样本进行系统对比研究。通过探测子结构寻找并合遗迹，测量气体中的金属丰度比、金属质量对光学光度比值的分布，估计上一次大型并合以来的驰豫时间，检验化石星系群并合形成假说的合理性，解释化石星系群大质光比的成因。

在项目运行过程中基本实现了预定科学目标，发表了一批研究成果，计有15篇录用论文、1篇观测申请。主要成果包括：.（1）基于Chandra空间X射线望远镜发射13年来的观测从1496次观测中遴选出420个红移分布于0-1.4、气体温度介于0.5-16 keV的星系团、星系群、椭圆星系，结合SDSS光学数据，获得了质量函数、光度函数、质量-温度关系、气体比-温度关系、质光比-质量关系。发现红移分布于0-0.6之间的27个化石系统的质量-温度关系、气体比-温度关系与大样本基本相符，但明显具有较大质光比。从聚集度-尺度关系判断，化石系统形成于红移6－9之间。这些结果暗示化石系统的特殊环境起源假说；（2）以24次共计730.2 ks的Chandra、XMM-Newton、Suzaku观测证实了富星系团Abell 1795中两相星系际介质的存在（参见项目负责人1998年的ASCA工作；ApJ 500, 738），并以cD星系冕磁环流模型加以解释；（3）在星系团Abell 2556中探测到一个微弱的激波前沿，提出该结构可能起源于非线性峭化；（4）发现星系群/星系团中心区域气体熵的超出与中央主导星系K波段光度之间存在明显相关，显示AGN反馈重要性；（5）发现并合冲压效应可有效地将主团/子团中央区域的冷气体剥离出来并影响星系际气体的金属增丰。而被剥离出来的冷气体可用来判断并合系统的动力学状态；（6）发现X射线晕中金属分布在小尺度上存在可能源于AGN或并合的不规则涨落；（7）证明了利用立成分分析和小波分析在低频射电天空探测星系团信号的可行性，提出以三窄频段二项式拟合法可准确获取星系团中性氢信号和宇宙再电离时期信号。. 项目资助8名博士生（已毕业3名）、1名硕士生（已毕业1名）、年均3-5名本科生，其中2名毕业研究生分获2011、2012年日本JSPS fellow资助前往东京大学开展后续工作。年均派遣、接待10-15人次国际交流。课题负责人获国家杰出青年科学基金、上海市优秀学术带头人资助，团队引进1名获青年千人计划资助特别研究员（tenure track associate professor）、1名助理研究员。基于即将发射的NeXT卫星，与东京大学物理系开展稳定合作，建立了稳定的访问、学习渠道。筹划与马里兰大学相关专业建立本科生－研究生教学/研究交流平台，已签订校级学生互换协议。