Clusters of galaxies are gravitationally bound configurations containing typically hundreds of galaxies in a region about ${10}^{25}$ cm in size. They range from irregular clusters, with strong subclustering, no strong central concentration, and mainly spiral galaxies, to regular clusters, with smooth and centrally condensed galaxy distributions containing few spiral galaxies. Observations of these clusters of galaxies show that they are bright x-ray sources, with luminosities of ${10}^{43\ensuremath{-}45}$ ergs/sec. It is now established that the emission mechanism is thermal bremsstrahlung from hot (\ensuremath{\sim}${10}^{8}$ K), low-density (\ensuremath{\sim}${10}^{\ensuremath{-}3}$ atoms/${\mathrm{cm}}^{\ensuremath{-}3}$) gas. This intracluster gas has a distribution similar to that of the galaxies in the cluster and fills the space between the galaxies. Remarkably, the total mass of hot gas in a typical cluster is similar to the total mass in all the stars in all the galaxies in the cluster. The x-ray spectra of clusters show strong x-ray line emission from iron and other heavy elements; this indicates that a significant portion of the intracluster gas must have been ejected from galaxies in the cluster. Recent x-ray observations from the Einstein x-ray satellite show that intracluster gas is cooling in some clusters and being accreted onto large, central galaxies. X-ray images from Einstein also suggest that the morphology of the gas mirrors the dynamical state of the cluster. In this paper the x-ray observations of clusters of galaxies are reviewed. Related optical and radio measurements of clusters are also summarized. Theories for the physical state, distribution, origin, and evolution of the intracluster medium are extensively discussed. Finally, the author comments on the prospects for future x-ray observations.

Gamma-ray bursts (GRBs) come in two classes: long (> 2 s), soft-spectrum bursts and short, hard events. Most progress has been made on understanding the long GRBs, which are typically observed at high redshift (z approximately 1) and found in subluminous star-forming host galaxies. They are likely to be produced in core-collapse explosions of massive stars. In contrast, no short GRB had been accurately (< 10'') and rapidly (minutes) located. Here we report the detection of the X-ray afterglow from--and the localization of--the short burst GRB 050509B. Its position on the sky is near a luminous, non-star-forming elliptical galaxy at a redshift of 0.225, which is the location one would expect if the origin of this GRB is through the merger of neutron-star or black-hole binaries. The X-ray afterglow was weak and faded below the detection limit within a few hours; no optical afterglow was detected to stringent limits, explaining the past difficulty in localizing short GRBs.

The tidy classification system that divided γ-ray bursts (GRBs) into long-duration busts (lasting more than two seconds) and short may have had its day. The final nail in its coffin may be GRB 060614. Discovered on 14 June 2006 by the Burst Alert Telescope on-board the Swift satellite, this burst was long, at 102 seconds, but as reported in a clutch of papers in this issue, it has a number of properties, including the absence of an accompanying supernova, that were previously considered diagnostic of a 'short' GRB. The hunt is now on for a classification system to take account of the diversity now apparent in GRBs. In the accompanying News & Views, Bing Zhang suggests that the answer may be to adopt a Type I/Type II classification similar to that used for supernovae. The bright, nearby γ-ray burst (GRB) 060614 does not fit in either of the two duration classes. Its ∼102-s duration groups it with long-duration GRBs, whereas its temporal lag and peak luminosity fall entirely within the short GRB subclass. This opens the door on a new GRB classification scheme that straddles both long and short bursts. Gamma-ray bursts (GRBs) are known to come in two duration classes1, separated at ∼2 s. Long-duration bursts originate from star-forming regions in galaxies2, have accompanying supernovae when these are near enough to observe and are probably caused by massive-star collapsars3. Recent observations4,5,6,7,8,9,10 show that short-duration bursts originate in regions within their host galaxies that have lower star-formation rates, consistent with binary neutron star or neutron star–black hole mergers11,12. Moreover, although their hosts are predominantly nearby galaxies, no supernovae have been so far associated with short-duration GRBs. Here we report that the bright, nearby GRB 060614 does not fit into either class. Its ∼102-s duration groups it with long-duration GRBs, while its temporal lag and peak luminosity fall entirely within the short-duration GRB subclass. Moreover, very deep optical observations exclude an accompanying supernova13,14,15, similar to short-duration GRBs. This combination of a long-duration event without an accompanying supernova poses a challenge to both the collapsar and the merging-neutron-star interpretations and opens the door to a new GRB classification scheme that straddles both long- and short-duration bursts.

We present an analysis of ASCA spatially resolved spectroscopic data for a nearly complete sample of bright clusters with redshifts between 0.04 and 0.09. Together with several clusters analyzed elsewhere using the same method, this sample consists of 30 objects with Te ≳ 3.5 keV for which we obtained projected temperature profiles and, when possible, crude two-dimensional temperature maps. The clusters are A85, A119, A399, A401, A478, A644, A754, A780, A1650, A1651, A1795, A2029, A2065, A2142, A2256, A2319, A2597, A2657, A3112, A3266, A3376, A3391, A3395, A3558, A3571, A3667, A4059, Cygnus A, MKW 3S, and Triangulum Australis. All clusters, with the possible exception of a few with insufficiently accurate data, are found to be nonisothermal with spatial temperature variations (apart from cooling flows) by a factor of 1.3-2. ASCA temperature maps for many clusters reveal merger shocks. The most notable of these are A754, A2065, A3558, A3667, and Cygnus A; merging can also be inferred with lower confidence from the A85, A119, and A2657 temperature maps and from the A3395 and Triangulum Australis entropy maps. About one-half of the sample show signs of merging; in about 60% of the sample, we detect cooling flows. Nearly all clusters show a significant radial temperature decline at large radii. For a typical 7 keV cluster, the observed temperature decline between 1 and 6 X-ray core radii (0.15 and 0.9 h-1 Mpc) can be approximately quantified by a polytropic index of 1.2-1.3. Assuming such a polytropic temperature profile and hydrostatic equilibrium, the gravitating masses within 1 and within 6 core radii are approximately 1.35 and 0.7 times the isothermal β-model estimates, respectively. Most interestingly, we find that temperature profiles, excluding those for the most asymmetric clusters, appear remarkably similar when the temperature is plotted against the radius in units of the estimated virial radius. We compare the composite temperature profile to a host of published hydrodynamic simulations. The observed profiles appear steeper than predictions of most simulations. The predictions for Ω = 1 cosmological models are most discrepant, while models with low Ω are closer to our data. We note, however, that at least two high-resolution Ω = 1 simulations produced clusters with temperature profiles similar to or steeper than those observed. Our results thus provide a new constraint for adjusting numerical simulations and, potentially, discriminating among models of cluster formation.

We use the largest complete sample of 64 galaxy clusters (HIghest X-ray FLUx Galaxy Cluster Sample) with available high-quality X-ray data from Chandra, and apply 16 cool-core diagnostics to them, some of them new. We also correlate optical properties of brightest cluster galaxies (BCGs) with X-ray properties. To segregate cool core and non-cool-core clusters, we find that central cooling time, t_cool, is the best parameter for low redshift clusters with high quality data, and that cuspiness is the best parameter for high redshift clusters. 72% of clusters in our sample have a cool core (t_cool < 7.7 h_{71}^{-1/2} Gyr) and 44% have strong cool cores (t_cool <1.0 h_{71}^{-1/2} Gyr). For the first time we show quantitatively that the discrepancy in classical and spectroscopic mass deposition rates can not be explained with a recent formation of the cool cores, demonstrating the need for a heating mechanism to explain the cooling flow problem. [Abridged]

Abstract We present continuum observations from the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array of 10 high-redshift (2.2 ≤ z ≤ 2.7) ultraluminous quasars (QSOs) and constrain the presence of hot, ionized, circumgalactic gas in a stacking analysis. We measure a Compton- y parameter profile with a peak value of (1.7 ± 1.1) × 10 −6 at a radius of ∼50 kpc. We compare our stacked observations to active galactic nucleus feedback wind models and generalized Navarro–Frenk–White pressure profile models to constrain the wind luminosity and halo mass of the stacked QSOs. Our observations constrain the observed average halo mass to M 500 < 1 × 10 13 M ⊙ and the average feedback wind power <1 × 10 12 L ⊙ , which is <1% of the bolometric luminosity of the quasar.

High-redshift radio(-loud) galaxies (H$z$RGs) are massive galaxies with powerful radio-loud active galactic nuclei (AGNs) and serve as beacons for protocluster identification. However, the interplay between H$z$RGs and the large-scale environment remains unclear. To understand the connection between H$z$RGs and the surrounding obscured star formation, we investigated the overdensity and spatial distribution of submillimeter-bright galaxies (SMGs) in the field of 4C\,23.56, a well-known H$z$RG at $z=2.48$. We used SCUBA-2 data ($ sim \,0.6$\,mJy) to estimate the m m $ sources in the vicinity of the H$z$RG. The angular distribution of SMGs is inhomogeneous around the H$z$RG 4C\,23.56, with fewer sources oriented along the radio jet. We also find a significant overdensity of bright SMGs S m Faint and bright SMGs exhibit different spatial distributions. The former are concentrated in the core region, while the latter prefer the outskirts of the H$z$RG field. High-resolution observations show that the seven brightest SMGs in our sample are intrinsically bright, suggesting that the overdensity of bright SMGs is less likely due to the source multiplicity.

Abstract In this paper, we present the results of a blind survey for compact sources in 243 Galaxy clusters that were identified using the thermal Sunyaev–Zel'dovich effect (tSZ). The survey was carried out at 90 GHz using MUSTANG2 on the Green Bank Telescope and achieved a 5 σ detection limit of 1 mJy in the center of each cluster. We detected 24 discrete sources. The majority (18) of these correspond to known radio sources, and of these, five show signs of significant variability, either with time or in spectral index. The remaining sources have no clear counterparts at other wavelengths. Searches for galaxy clusters via the tSZ strongly rely on observations at 90 GHz, and the sources found have the potential to bias mass estimates of clusters. We compare our results to the Websky simulation that can be used to estimate the source contamination in galaxy cluster catalogs. While the simulation shows a good match to our observations at the clusters’ centers, it does not match our source distribution further out. Sources over 104″ from a cluster’s center bias the tSZ signal high, for some of the sources found, by over 50%. When averaged over the whole cluster population, the effect is smaller but still at a level of 1%–2%. We also discovered that unlike previous measurements and simulations, we see an enhancement of source counts in the outer regions of the clusters and fewer sources than expected in the centers of this tSZ-selected sample.