Published April 2008 | Version v1
Journal article

A 2163: Merger events in the hottest Abell galaxy cluster. I. Dynamical analysis from optical data

Others:
INAF - Osservatorio Astronomico di Bologna (OABO) ; Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
INAF - Osservatorio Astronomico di Capodimonte (OAC) ; Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica - Bologna (IASF-Bo) ; Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF)
AUTRES
Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE) ; Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG) ; Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-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 Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de théorie des phénomènes physiques ; Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
Observatoire de la Cote d'Azur, Département CERGA ; 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)
Laboratoire de Cosmologie, Astrophysique Stellaire & Solaire, de Planétologie et de Mécanique des Fluides (CASSIOPEE) ; 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)
Département Fresnel (FRESNEL) ; Observatoire de la Côte d'Azur ; COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Gemini (LG) ; 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)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Astrophysique de Toulouse-Tarbes (LATT) ; 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)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Louis Pasteur - Strasbourg I
Département d'Astrophysique, de physique des Particules, de physique Nucléaire et de l'Instrumentation Associée (DAPNIA) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
laboratoire d'études radioécologiques continentales et de la Méditerranée base IFREMER ; Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)
Unité de Biotechnologie, Biocatalyse et Biorégulation (U3B) ; Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre de recherche sur l'information spécialisée (CRIS) ; Université Paris Nanterre (UPN)
DEA, DSM, SAp ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE)
Observatoire de la Côte d'Azur (OCA) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Département d'Astrophysique (ex SAP) (DAP) ; Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay

Description

Context: A 2163 is among the richest and most distant Abell clusters, presenting outstanding properties in different wavelength domains. X-ray observations have revealed a distorted gas morphology and strong features have been detected in the temperature map, suggesting that merging processes are important in this cluster. However, the merging scenario is not yet well-defined. Aims: We have undertaken a complementary optical analysis, aiming to understand the dynamics of the system, to constrain the merging scenario and to test its effect on the properties of galaxies. Methods: We present a detailed optical analysis of A 2163 based on new multicolor wide-field imaging and medium-to-high resolution spectroscopy of several hundred galaxies. Results: The projected galaxy density distribution shows strong subclustering with two dominant structures: a main central component (A), and a northern component (B), visible both in optical and in X-ray, with two other substructures detected at high significance in the optical. At magnitudes fainter than R=19, the galaxy distribution shows a clear elongation approximately with the east-west axis extending over 4~h70-1 Mpc, while a nearly perpendicular bridge of galaxies along the north-south axis appears to connect (B) to (A). The (A) component shows a bimodal morphology, and the positions of its two density peaks depend on galaxy luminosity: at magnitudes fainter than R = 19, the axis joining the peaks shows a counterclockwise rotation (from NE/SW to E-W) centered on the position of the X-ray maximum. Our final spectroscopic catalog of 512 objects includes 476 new galaxy redshifts. We have identified 361 galaxies as cluster members; among them, 326 have high precision redshift measurements, which allow us to perform a detailed dynamical analysis of unprecedented accuracy. The cluster mean redshift and velocity dispersion are respectively z= 0.2005 ± 0.0003 and 1434 ± 60 km s-1. We spectroscopically confirm that the northern and western components (A 2163-B and A 2163-C) belong to the A 2163 complex. The velocity distribution shows multi-modality, with an overall bimodal structure peaking at ~59 200 km s-1 and ?60 500 km s-1. A significant velocity gradient (~1250 km s-1) is detected along the NE/SW axis of the cluster, which partially explains the detected bimodality. A 2163 appears to be exceptionally massive: the cluster virial mass is M_vir = 3.8 ± 0.4 × 1015~M_?~h70-1. Conclusions: Our analysis of the optical data, combined with the available information from X-ray observations and predictions of numerical simulations, supports a scenario in which A 2163-A has undergone a recent (t ? 0.5 Gyr) merger along a NE/SW (or E-W) axis, and A 2163-B is connected to the main complex, and is probably infalling on A 2163-A. Based on data obtained with the European Southern Observatory, Chile (runs 073.A-0672 and 077.A-0813) and with the Canada France Hawaii Telescope. Table 1 is only available in electronic form at the CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?J/A+A/481/593

Abstract

23 pages, 22 figures, accepted for publication in Astronomy and Astrophysics

Abstract

International audience

Additional details

Created:
December 4, 2022
Modified:
November 30, 2023