We discuss the measurements of the galaxy cluster mass functions at z ≈ 0.05 and z ≈ 0.5 using high-quality Chandra observations of samples derived from the ROSAT PSPC All-Sky and 400 deg2 surveys. We provide a full reference for the data analysis procedures, present updated calibration of relations between the total cluster mass and its X-ray indicators (TX, Mgas, and YX) based on a subsample of low-z relaxed clusters, and present a first measurement of the evolving LX–Mtot relation (with Mtot estimated from YX) obtained from a well defined statistically complete cluster sample and with appropriate corrections for the Malmquist bias applied. Finally, we present the derived cluster mass functions, estimate the systematic uncertainties in this measurement, and discuss the calculation of the likelihood function. We confidently measure the evolution in the cluster comoving number density at a fixed mass threshold, e.g., by a factor of 5.0 ± 1.2 at M500 = 2.5 × 1014 h−1 M☉ between z = 0 and 0.5. This evolution reflects the growth of density perturbations, and can be used for the cosmological constraints complementing those from the distance–redshift relation.

We present a catalog of galaxy clusters selected via their Sunyaev-Zel'dovich (SZ) effect signature from 2500 deg$^2$ of South Pole Telescope (SPT) data. This work represents the complete sample of clusters detected at high significance in the 2500-square-degree SPT-SZ survey, which was completed in 2011. A total of 677 (409) cluster candidates are identified above a signal-to-noise threshold of $\xi$ =4.5 (5.0). Ground- and space-based optical and near-infrared (NIR) imaging confirms overdensities of similarly colored galaxies in the direction of 516 (or 76%) of the $\xi$>4.5 candidates and 387 (or 95%) of the $\xi$>5 candidates; the measured purity is consistent with expectations from simulations. Of these confirmed clusters, 415 were first identified in SPT data, including 251 new discoveries reported in this work. We estimate photometric redshifts for all candidates with identified optical and/or NIR counterparts; we additionally report redshifts derived from spectroscopic observations for 141 of these systems. The mass threshold of the catalog is roughly independent of redshift above $z$~0.25 leading to a sample of massive clusters that extends to high redshift. The median mass of the sample is $M_{\scriptsize 500c}(\rho_\mathrm{crit})$ ~ 3.5 x 10$^{14} M_\odot h^{-1}$, the median redshift is $z_{med}$ =0.55, and the highest-redshift systems are at $z$>1.4. The combination of large redshift extent, clean selection, and high typical mass makes this cluster sample of particular interest for cosmological analyses and studies of cluster formation and evolution.

The Chandra image of the merging, hot galaxy cluster 1E 0657-56 reveals a bow shock propagating in front of a bullet-like gas cloud just exiting the disrupted cluster core. This is the first clear example of a shock front in a cluster. From the jumps in the gas density and temperature at the shock, the Mach number of the bullet-like cloud is 2-3. This corresponds to a velocity of 3000-4000 km s-1 relative to the main cluster, which means that the cloud traversed the core just 0.1-0.2 Gyr ago. The 6-7 keV "bullet" appears to be a remnant of a dense cooling flow region once located at the center of a merging subcluster whose outer gas has been stripped by ram pressure. The bullet's shape indicates that it is near the final stage of being destroyed by ram pressure and gasdynamic instabilities, as the subcluster galaxies move well ahead of the cool gas. The unique simplicity of the shock front and bullet geometry in 1E 0657-56 may allow a number of interesting future measurements. The cluster's average temperature is 14-15 keV but shows large spatial variations. The hottest gas (T > 20 keV) lies in the region of the radio halo enhancement and extensive merging activity involving subclusters other than the bullet.

Chandra observations of large samples of galaxy clusters detected in X-rays by ROSAT provide a new, robust determination of the cluster mass functions at low and high redshifts. Statistical and systematic errors are now sufficiently small, and the redshift leverage sufficiently large for the mass function evolution to be used as a useful growth of a structure-based dark energy probe. In this paper, we present cosmological parameter constraints obtained from Chandra observations of 37 clusters with 〈z〉 = 0.55 derived from 400 deg2 ROSAT serendipitous survey and 49 brightest z ≈ 0.05 clusters detected in the All-Sky Survey. Evolution of the mass function between these redshifts requires ΩΛ > 0 with a ∼5σ significance, and constrains the dark energy equation-of-state parameter to w0 = −1.14 ± 0.21, assuming a constant w and a flat universe. Cluster information also significantly improves constraints when combined with other methods. Fitting our cluster data jointly with the latest supernovae, Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, and baryonic acoustic oscillation measurements, we obtain w0 = −0.991 ± 0.045 (stat) ±0.039 (sys), a factor of 1.5 reduction in statistical uncertainties, and nearly a factor of 2 improvement in systematics compared with constraints that can be obtained without clusters. The joint analysis of these four data sets puts a conservative upper limit on the masses of light neutrinos ∑mν < 0.33 eV at 95% CL. We also present updated measurements of ΩMh and σ8 from the low-redshift cluster mass function.

view Abstract Citations (890) References (86) Co-Reads Similar Papers Volume Content Graphics Metrics Export Citation NASA/ADS The structure of clusters of galaxies observed with Einstein. Jones, C. ; Forman, W. Abstract Einstein imaging observations have been used in deriving surface brightness profiles of the X-ray emission from 46 clusters of galaxies. By fitting these profiles to hydrostatic-isothermal models of the intracluster gas, the authors have determined the X-ray luminosity and derived the cluster core radius, the ratio of the scale height of the galaxies to that of the gas, and the central gas density. This analysis shows that clusters of galaxies can be divided into two families. Clusters in the XD family have small core radii (⪉300 kpc) with the X-ray emission centered on a central, stationary, optically dominant galaxy. Clusters classed nXD have larger core radii (≡400 to ≡800 kpc), and generally the emission is not centered on a stationary, bright galaxy. An extensive discussion of the dynamical properties and the gas content of the two families is given and it is concluded that the formation of a central, dominant galaxy occurs in the early stages of cluster collapse. Publication: The Astrophysical Journal Pub Date: January 1984 DOI: 10.1086/161591 Bibcode: 1984ApJ...276...38J Keywords: Cosmology; Galactic Clusters; Intergalactic Media; Interstellar Gas; X Ray Sources; Brightness Distribution; Galactic Evolution; Heao 2; Luminosity; Radii; Radio Galaxies; Scale Height; Astrophysics full text sources ADS | data products NED (49) SIMBAD (48)

We present a systematic analysis of 43 nearby galaxy groups (kT500 = 0.7–2.7 keV or M500 = 1013–1014 h−1 M☉, 0.012  0.15 r500 and are consistent with a "universal temperature profile." We present the K–T relations at six characteristic radii (30 kpc, 0.15 r500, r2500, r1500, r1000, and r500), for 43 groups from this work and 14 clusters from the Vikhlinin et al. (2008) sample. Despite large scatter in the entropy values at 30 kpc and 0.15 r500, the intrinsic scatter at r2500 is much smaller and remains the same (∼ 10%) to r500. The entropy excess at r500 is confirmed, in both groups and clusters, but the magnitude is smaller than previous ROSAT and ASCA results. We also present scaling relations for the gas fraction. It appears that the average gas fraction between r2500 and r500 has no temperature dependence, ∼ 0.12 for 1–10 keV systems. The group gas fractions within r2500 are generally low and have large scatter. This work shows that the difference of groups from hotter clusters stems from the difficulty of compressing group gas inside of r2500. The large scatter of the group gas fraction within r2500 causes large scatter in the group entropy around the center and may be responsible for the large scatter of the group luminosities. Nevertheless, the groups appear more regular and more like clusters beyond r2500 from the results on gas fraction and entropy. Therefore, mass proxies can be extended into low-mass systems. The M500–T500 and M500–YX,500 relations derived in this work are indeed well behaved down to at least 2 ×1013 h−1 M☉.

view Abstract Citations (724) References (55) Co-Reads Similar Papers Volume Content Graphics Metrics Export Citation NASA/ADS Hot Coronae around Early-Type Galaxies Forman, W. ; Jones, C. ; Tucker, W. Abstract The analysis of the X-ray emission from a sample of 55 bright early-type galaxies shows that hot gaseous coronae are a common and perhaps ubiquitous feature of such systems. The X-ray emission can be explained most naturally as thermal bremsstrahlung from hot gas which may be accumulated from mass loss during normal stellar evolution. The presence of these coronae shows that matter previously thought to be expelled in a galactic wind is instead stored in a hot galactic corona which may be heated and powered by supernova explosions. Perhaps the single most important feature of these coronae is that they provide a unique tracer of the gravitational potential in the outer regions of bright early-type galaxies. In this paper the X-ray properties of these coronae and their implications for the presence of massive dark halos around individual early-type galaxies are discussed. Total masses of early-type galaxies up to 5 trillion solar masses are found. Publication: The Astrophysical Journal Pub Date: June 1985 DOI: 10.1086/163218 Bibcode: 1985ApJ...293..102F Keywords: Coronas; Galactic Structure; X Ray Sources; Astronomical Maps; Bremsstrahlung; Heao 2; Mass To Light Ratios; Astrophysics full text sources ADS | data products NED (57) SIMBAD (56) Related Materials (1) Erratum: 1986ApJ...300..836F

We explore the connection between different classes of active galactic nuclei (AGNs) and the evolution of their host galaxies, by deriving host galaxy properties, clustering, and Eddington ratios of AGNs selected in the radio, X-ray, and infrared. We study a sample of 585 AGNs at 0.25 < z < 0.8 using redshifts from the AGN and Galaxy Evolution Survey (AGES) and data in the radio (WSRT 1.4 GHz), X-rays (Chandra XBootes), and mid-IR (IRAC Shallow Survey). The radio, X-ray, and IR AGN samples show modest overlap, indicating that to the flux limits of the survey, they represent largely distinct classes of AGNs. We derive host galaxy colors and luminosities, as well as Eddington ratios (lambda), for obscured or optically faint AGNs. We also measure the two-point cross-correlation between AGNs and galaxies on scales of 0.3-10 h^-1 Mpc, and derive typical dark matter halo masses. We find that: (1) radio AGNs are mainly found in luminous red galaxies, are strongly clustered (with M_halo ~ 3x10^13 h^-1 M_sun), and have very low lambda <~ 10^-3; (2) X-ray-selected AGNs are preferentially found in galaxies in the "green valley" of color-magnitude space and are clustered similarly to typical AGES galaxies (M_halo ~ 10^13 h^-1 M_sun), with 10^-3 <~ lambda <~ 1; (3) IR AGNs reside in slightly bluer, less luminous galaxies than X-ray AGNs, are weakly clustered (M_halo <~ 10^12 h^-1 M_sun), and have lambda > 10^-2. We interpret these results in terms of a simple model of AGN and galaxy evolution, whereby a "quasar" phase and the growth of the stellar bulge occurs when a galaxy's dark matter halo reaches a critical mass between ~10^12 and 10^13 M_sun. Subsequently, star formation ceases and AGN accretion shifts from radiatively efficient (optical- and IR- bright) to radiatively inefficient (optically-faint, radio-bright) modes.

view Abstract Citations (834) References (17) Co-Reads Similar Papers Volume Content Graphics Metrics Export Citation NASA/ADS The Einstein (HEAO 2) X-ray Observatory. Giacconi, R. ; Branduardi, G. ; Briel, U. ; Epstein, A. ; Fabricant, D. ; Feigelson, E. ; Forman, W. ; Gorenstein, P. ; Grindlay, J. ; Gursky, H. ; Harnden, F. R. ; Henry, J. P. ; Jones, C. ; Kellogg, E. ; Koch, D. ; Murray, S. ; Schreier, E. ; Seward, F. ; Tananbaum, H. ; Topka, K. ; Van Speybroeck, L. ; Holt, S. S. ; Becker, R. H. ; Boldt, E. A. ; Serlemitsos, P. J. ; Clark, G. ; Canizares, C. ; Markert, T. ; Novick, R. ; Helfand, D. ; Long, K. Abstract The Einstein (HEAO 2) X-ray Observatory, launched in 1978, includes a fully imaging focusing X-ray telescope with an angular resolution of a few arc sec, a field of view of up to one deg, and a sensitivity several hundred times greater than previously available in any X-ray astronomy experiment. A high-resolution imager, an imaging proportional counter, a focal plane crystal spectrometer, and a monitor proportional counter are among the principal instruments on board the Einstein X-ray Observatory. About 20% of the total effective observing time in the first year of the X-ray astronomy experiment has been reserved for guest observers. Publication: The Astrophysical Journal Pub Date: June 1979 DOI: 10.1086/157110 Bibcode: 1979ApJ...230..540G Keywords: Heao 2; Spaceborne Astronomy; X Ray Astronomy; Cameras; Focal Plane Devices; High Resolution; Proportional Counters; Spaceborne Telescopes; Spacecraft Instruments; Spectrometers; Astronomy; X-Ray Telescopes full text sources ADS |

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.