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Balaguera Antolinez, Andres (2011): The REFLEX II galaxy cluster catalogue: two-point statistics and cosmological implications. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

In this work I present the characterization of the spatial distribution of X-ray galaxy clusters, based on the the measurements of the cluster power spectrum. The analysis is developed on the new ROSAT-ESO Flux-Limited X-Ray (REFLEX II) galaxy cluster catalogue. This new sample extends the flux limit of the original REFLEX to 1.8×10−12 erg s−1 cm−2, yielding a total of 911 clusters with 94% completeness in redshift followup. The X-ray luminosity function was measured and parameterized in order to be used as cosmological probe. The statistical analysis is complemented by creating a set of 100 REFLEX II-like mock catalogues, built from a suite of large volume LCDM Nbody simulations (L-BASICC II). We have characterized the main properties of this set of simulations, such as the halo abundance, the halo bias, the halo clustering and the mass-X-ray luminosity relations, all these required to properly understand the observed clustering signal of X-ray galaxy clusters. The mock catalogues have been designed to reproduce the observed X-ray luminosity function by calibrating the a mass-X ray luminosity relation. Our measurements of the X-ray cluster power spectrum are in agreement with predictions from the LCDM cosmological model and show the expected increase in the amplitude of the power spectrum with increasing X-ray luminosity. The better statistics of the REFLEX II sample allowed us to explore the issue of luminosity bias in some detail. On large scales it was observed a scale-independent relative luminosity bias, which implies that the clustering of galaxy clusters, on those scales, is a scaled version of the clustering of dark matter. Moreover, this suggests that within the precision given by the surveyed volume of the REFLEX II catalogue, the shape of the measured galaxy cluster power spectrum is not affected by distortions induced due to the presence of clusters with different X-ray luminosities. We confirmed this result by implementing a luminosity dependent power spectrum estimator. The measured power spectrum is statistically compatible with a featureless power spectrum on scales k > 0.01 h/Mpc and hence no statistically significant signal of baryonic acoustic oscillations has been detected. Similar conclusions are drawn from the analysis of the clustering in configurations space by means of the cluster correlation function. For the first time, a signature of non-linear evolution in the galaxy cluster power spectrum has been detected on scales k~0.15 h/Mpc. We model the shape of the measured power spectrum by means of phenomenological parameterizations, which are useful for our measurements due the moderate volume probed by the survey. The measurements of cluster power spectrum described in this work are suitable to be used as probes for cosmological parameters.

Abstract

In dieser Arbeit wird die großskalige Struktur von Galaxienhaufen aus dem ROSATESO Flux-Limited X-Ray (REFLEX II) Katalog untersucht. Aufgrund der im Vergleich zum urspr¨unglichen REFLEX Katalog schw¨acheren Grenzhelligkeit von 1.8 × 10−12 er/s/cm−2 konnte eine Gesamtanzahl von 911 Haufen gefunden werden; f¨ur mehr als 84% von diesen existieren spektroskopische Rotverschiebungen. Die R¨ontgenleuchtkraftfuntkion wurde gemessen und parametrisiert, um sie zur Bestimmung kosmologischer Parameter verwenden zu k¨onnen. Zur weitergehenden statistischen Analyse dieses neuen Samples wurden 100 REFLEX II Mock-Kataloge aus großen LCDM N-body Simulationen (L-BASICC II) hergestellt, und Messgr¨oßen wie die Massenfunktion, den Bias, die großskalige Struktur und die Masse-R¨ontgenleuchtkraft-Beziehung der Dunklen Halos charakterisiert, die ben¨otigt werden, um die beobachtete großskalige Struktur der Galaxienhaufen zu verstehen. Unter Verwendung der Masse-R¨ontgenleuchtkraftbeziehung wurden die Mock-Kataloge so konstruiert, dass die beobachtete R¨ontgenleuchtkraftfunktion reproduziert wird. Die gemessenen Leistungsspektren der R¨ontgenhaufen stimmen mit Vorhersagen der LCDM-Kosmologie ¨uberein und zeigen das erwartete Anwachsen der Amplitude des Leistungsspektrums mit wachsender R¨ontgenhelligkeit, was eine Folge der direkten Beziehung zwischen der beobachteten Leuchtkraft und der Gesamtmasse des Haufens ist. Die bessere Statistik des REFLEX II Samples erlaubt es, den Leuchtkraft bias mit hoher Genauigkeit zu untersuchen. Der beobachtete relative Leuchtkraft bias entspricht einem skalenunabh¨angigen Halomassenbias, in ¨ Ubereinstimmung mit Befunden aus N-body Simulationen. Dies l¨asst darauf schließen, dass die Form des Leistungsspektrums der REFLEX II Galaxienhaufen innerhalb der durch das Beobachtungsvolumen gegebenen Genauigkeit nicht durch den Einfluss des beobachteten Populationsmixes verzerrt wird. Dies wird durch die Verwendung eines leuchtkraftunabh ¨angigen Sch¨atzers f¨ur das Leistungsspektrums best¨atigt. Im Rahmen der Messgenauigkeit ist das gemessene Leistungsspektrum auf Skalen von k > 0.01hMpc−1 vereinbar mit einem glatten Leistungsspektrum, weshalb kein statistisch signifikantes Signal der Baryonischen Akustischen Oszillationen detektiert werden kann. ¨ Ahnliche Schlussfolgerungen lassen sich aus der Analyse der großskaligen Struktur im Konfigurationsraum mithilfe der Korrelationsfunktion ziehen. Es kann jedoch gezeigt werden, dass das REFLEX II Leistungsspektrum auf Skalen von k > 0.15hMpc−1 Signaturen von nichtlinearer Entwicklung aufweist. Die Form des gemessenen Leistungsspektrums wurde mithilfe ph¨anomenologischer Parametrisierungen modelliert, welche aufgrund des ¨uberschaubaren Volumens der Himmelsdurchmusterung benutzbar sind.