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Mapping the hot gas temperature in galaxy clusters using X-ray and Sunyaev-Zel’dovich imaging

Authors :
Carsten Kramer
G. W. Pratt
Monique Arnaud
R. Zylka
L. Perotto
Alain Benoit
Karl Schuster
R. Adam
I. Bartalucci
Nicolas Ponthieu
F. Pajot
L. Rodriguez
Charles Romero
Sophie Maurogordato
Alessandro Monfardini
F. Mayet
Etienne Pointecouteau
Giampaolo Pisano
Enzo Pascale
V. Revéret
Carole Tucker
Martino Calvo
A. Catalano
Chiara Ferrari
Philip Daniel Mauskopf
Ph. André
A. D'Addabbo
Simon Doyle
Francois-Xavier Désert
Sébastien Triqueneaux
Gregoire Coiffard
N. Billot
Florian Ruppin
Hervé Bourdin
Alexandre Beelen
O. Bourrion
J. F. Macías-Pérez
Samuel Leclercq
A. Sievers
Aurelien Bideaud
Johannes Goupy
Barbara Comis
Guilaine Lagache
Peter A. R. Ade
A. Ritacco
Joseph Louis LAGRANGE ( LAGRANGE )
Université Nice Sophia Antipolis ( UNS )
Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie ( LPSC )
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology ( Grenoble INP ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA )
Laboratoire AIM
Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre d'Etudes de Saclay
Institut d'astrophysique spatiale ( IAS )
Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut Néel ( NEEL )
Université Grenoble Alpes [Saint Martin d'Hères]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Instituto de RadioAstronomía Milimétrica ( IRAM )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut de RadioAstronomie Millimétrique ( IRAM )
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble ( IPAG )
Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble ( OSUG )
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ) -Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille ( LAM )
Aix Marseille Université ( AMU ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National d'Etudes Spatiales ( CNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut de recherche en astrophysique et planétologie ( IRAP )
Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Observatoire Midi-Pyrénées ( OMP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC)
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Institut d'astrophysique spatiale (IAS)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Néel (NEEL)
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Instituto de RadioAstronomía Milimétrica (IRAM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de RadioAstronomie Millimétrique (IRAM)
Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG )
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS)
Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Observatoire de la Côte d'Azur
Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Institut Polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)
Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG)
Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS)
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de la Côte d'Azur
COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112))
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Hélium : du fondamental aux applications (NEEL - HELFA)
Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])
Cryogénie (NEEL - Cryo)
Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
BASE-Bielefeld Academic Search Engine, Astron.Astrophys., Astron.Astrophys., 2017, 606, pp.A64. 〈10.1051/0004-6361/201629810〉, Astron.Astrophys., 2017, 606, pp.A64. ⟨10.1051/0004-6361/201629810⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2017, 606, pp.A64. ⟨10.1051/0004-6361/201629810⟩

Abstract

We propose a method to map the temperature distribution of the hot gas in galaxy clusters that uses resolved images of the thermal Sunyaev-Zel'dovich (tSZ) effect in combination with X-ray data. Application to images from the New IRAM KIDs Array (NIKA) and XMM-Newton allows us to measure and determine the spatial distribution of the gas temperature in the merging cluster MACS J0717.5+3745, at $z=0.55$. Despite the complexity of the target object, we find a good morphological agreement between the temperature maps derived from X-ray spectroscopy only -- using XMM-Newton ($T_{\rm XMM}$) and Chandra ($T_{\rm CXO}$) -- and the new gas-mass-weighted tSZ+X-ray imaging method ($T_{\rm SZ}$). We correlate the temperatures from tSZ+X-ray imaging and those from X-ray spectroscopy alone and find that $T_{\rm SZ}$ is higher than $T_{\rm XMM}$ and lower than $T_{\rm CXO}$ by $\sim 10\%$ in both cases. Our results are limited by uncertainties in the geometry of the cluster gas, contamination from kinetic SZ ($\sim 10\%$), and the absolute calibration of the tSZ map ($7\%$). Investigation using a larger sample of clusters would help minimise these effects.<br />Comment: Accepted in AA, 8 pages, 4 figures, 1 table

Details

ISSN :
00046361
Database :
OpenAIRE
Journal :
BASE-Bielefeld Academic Search Engine, Astron.Astrophys., Astron.Astrophys., 2017, 606, pp.A64. 〈10.1051/0004-6361/201629810〉, Astron.Astrophys., 2017, 606, pp.A64. ⟨10.1051/0004-6361/201629810⟩, Astronomy and Astrophysics-A&A, Astronomy and Astrophysics-A&A, 2017, 606, pp.A64. ⟨10.1051/0004-6361/201629810⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....a8630435173bc3b4b033490112a711f6
Full Text :
https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629810〉