Published 2018
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Journal article
Substructure and merger detection in resolved NIKA Sunyaev-Zel'dovich images of distant clusters
Creators
- Adam, R.
- Hahn, O.
- Ruppin, F.
- Ade, P.
- André, P.
- Arnaud, M.
- Bartalucci, I.
- Beelen, A.
- Benoit, A.
- Bideaud, A.
- Billot, N.
- Bourrion, O.
- Calvo, M.
- Catalano, A.
- Coiffard, G.
- Comis, B.
- d'Addabbo, A.
- Désert, F.X.
- Doyle, S.
- Ferrari, C.
- Goupy, J.
- Kramer, C.
- Lagache, G.
- Leclercq, S.
- Lestrade, J.F.
- Macías-Pérez, J.F.
- Martinezaviles, G.
- Martizzi, D.
- Maurogordato, S.
- Mauskopf, P.
- Mayet, F.
- Monfardini, A.
- Pajot, F.
- Pascale, E.
- Perotto, L.
- Pisano, G.
- Pointecouteau, E.
- Ponthieu, N.
- Pratt, G.W.
- Revéret, V.
- Ricci, M.
- Ritacco, A.
- Rodriguez, L.
- Romero, C.
- Roussel, H.
- Schuster, K.
- Sievers, A.
- Triqueneaux, S.
- Tucker, C.
- Wu, H.Y.
- Zylka, R.
Contributors
Others:
- Joseph Louis LAGRANGE (LAGRANGE) ; 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)
- Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (LPSC) ; Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ) ; Université Grenoble Alpes (UGA)
- Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)) ; 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)
- 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)
- Hélium : du fondamental aux applications (HELFA) ; 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])-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)
- Cryogénie (Cryo) ; 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])-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 de RadioAstronomie Millimétrique (IRAM) ; Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- 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) ; 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)
- Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112)) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP) ; Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP) ; Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3) ; Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-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 Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-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)
- Institut d'Astrophysique de Paris (IAP) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Description
Substructures in the hot gas atmosphere of galaxy clusters are related to their formation history and to the astrophysical processes at play in the intracluster medium (ICM). The thermal Sunyaev-Zel'dovich (tSZ) effect is directly sensitive to the line-of-sight integrated ICM pressure, and is thus particularly adapted to study ICM substructures. In this paper, we apply structure-enhancement filtering algorithms to high-resolution tSZ observations (e.g., NIKA) of distant clusters in order to search for pressure discontinuities, compressions, and secondary peaks in the ICM. The same filters are applied to toy-model images and to synthetic tSZ images extracted from RHAPSODY-G cosmological hydrodynamic simulations, in order to better interpret the extracted features. We also study the noise propagation through the filters and quantify the impact of systematic effects, such as data-processing-induced artifacts and point-source residuals, the latter being identified as the dominant potential contaminant. In three of our six NIKA-observed clusters we identify features at high signal-to-noise ratio that show clear evidence for merger events. In MACS J0717.5+3745 (z = 0.55), three strong pressure gradients are observed on the east, southeast, and west sectors, and two main peaks in the pressure distribution are identified. We observe a lack of tSZ compact structure in the cool-core cluster PSZ1 G045.85+57.71 (z = 0.61), and a tSZ gradient ridge dominates in the southeast. In the highest redshift cluster, CL J1226.9+3332 (z = 0.89), we detect a ridge pressure gradient of ~45 arcsec (360 kpc) in length associated with a secondary pressure peak in the west region. Our results show that current tSZ facilities have now reached the angular resolution and sensitivity to allow an exploration of the details of pressure substructures in clusters, even at high redshift. This opens the possibility to quantify the impact of the dynamical state on the relation between the tSZ signal and the mass of clusters, which is important when using tSZ clusters to test cosmological models. This work also marks the first NIKA cluster sample data release.Key words: techniques: high angular resolution / techniques: image processing / galaxies: clusters: intracluster medium / large-scale structure of Universe★ Based on observations carried out under project number 237–13, 110–14, and 222–14, with the NIKA camera at the IRAM 30 m Telescope. IRAM is supported by INSU/CNRS (France), MPG (Germany) and IGN (Spain).★★ Data products, including the FITS file of the published maps are available at the NIKA2 SZ Large Program web page via http://lpsc.in2p3.fr/NIKA2LPSZ/nika2sz.release.php.★★★ A copy of the data is only available at the CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via http://cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/qcat?J/A+A/614/A118
Abstract
International audienceAdditional details
Identifiers
- URL
- https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01714786
- URN
- urn:oai:HAL:hal-01714786v1
Origin repository
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