We present results from a 577 ks XMM-Newton observation of SPT-CL J0459-4947, the most distant cluster detected in the South Pole Telescope 2500 square degree (SPT-SZ) survey, and currently the most distant cluster discovered through its Sunyaev-Zel'dovich effect. The data confirm the cluster's high redshift, $z=1.71 \pm 0.02$, in agreement with earlier, less precise optical/IR photometric estimates. From the gas density profile, we estimate a characteristic mass of $M_{500}=(1.8 \pm 0.2) \times 10^{14}M_{Sun}$; cluster emission is detected above the background to a radius of $\sim 2.2 r_{500}$, or approximately the virial radius. The intracluster gas is characterized by an emission-weighted average temperature of $7.2 \pm 0.3$ keV and metallicity with respect to Solar of $0.37 \pm 0.08$. For the first time at such high redshift, this deep data set provides a measurement of metallicity outside the cluster center; at radii $r > 0.3 r_{500}$, we find it to be $0.33 \pm 0.17$, in good agreement with precise measurements at similar radii in the most nearby clusters, supporting an early enrichment scenario in which the bulk of the cluster gas is enriched to a universal metallicity prior to cluster formation, with little to no evolution thereafter. The leverage provided by the high redshift of this cluster tightens by a factor of 2 constraints on evolving metallicity models, when combined with previous measurements at lower redshifts.

中文翻译：

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最遥远的 SPT-SZ 星系团的深度 XMM-牛顿观测

我们展示了 SPT-CL J0459-4947 的 577 ks XMM-牛顿观测结果，这是在南极望远镜 2500 平方度 (SPT-SZ) 调查中发现的最远星团，也是目前通过 Sunyaev 发现的最远星团。泽尔多维奇效应。数据证实了该星团的高红移，$z=1.71 \pm 0.02$，与早期不太精确的光学/红外光度估计值一致。从气体密度剖面，我们估计特征质量 $M_{500}=(1.8 \pm 0.2) \times 10^{14}M_{Sun}$; 在背景上方检测到半径为 $\sim 2.2 r_{500}$ 或近似于维里半径的簇发射。簇内气体的特征是排放加权平均温度为 $7.2 \pm 0.3$ keV，相对于太阳能的金属丰度为 $0.37 \pm 0.08$。第一次在如此高的红移下，这个深度数据集提供了对簇中心外金属丰度的测量；在半径 $r > 0.3 r_{500}$ 处，我们发现它为 $0.33 \pm 0.17$，与最邻近星团相似半径的精确测量结果非常一致，支持早期富集场景，其中大部分星团在团簇形成之前，气体被富集到普遍的金属丰度，此后几乎没有演化。当与先前在较低红移下的测量结果相结合时，该星团的高红移提供的杠杆作用对演化中的金属丰度模型的约束增加了 2 倍。支持早期富集情景，其中大部分团簇气体在团簇形成之前富集到普遍金属丰度，此后几乎没有演化。当与先前在较低红移下的测量结果相结合时，该星团的高红移提供的杠杆作用对演化中的金属丰度模型的约束增加了 2 倍。支持早期富集情景，其中大部分团簇气体在团簇形成之前富集到普遍金属丰度，此后几乎没有演化。当与先前在较低红移下的测量结果相结合时，该星团的高红移提供的杠杆作用对演化中的金属丰度模型的约束增加了 2 倍。