Substructures within Substructures in the Complex Postmerging System A514 Unveiled by High-resolution Magellan/Megacam Weak Lensing

Abstract Abell 514 (A514) at z = 0.071 is an intriguing merging system exhibiting highly elongated (∼1 Mpc) X-ray features and three large-scale (300 ∼ 500 kpc) bent radio jets. To dissect this system with its multiwavelength data, it is critical to robustly identify and quantify its dark matter substructures. We present a weak-lensing analysis of A514 using deep Magellan/Megacam observations. Combining two optical band filter imaging data obtained under optimal seeing (∼0.″6) and leveraging the proximity of A514, we achieve a high source density of <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:mn>46</mml:mn> <mml:mspace width="0.25em"/> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">arcmin</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:math> or ∼6940 Mpc −2 , which enables high-resolution mass reconstruction. We unveil the complex dark matter substructures of A514, which are characterized by the NW and SE subclusters separated by ∼0.7 Mpc, each exhibiting a bimodal mass distribution. The total mass of the NW subcluster is estimated to be <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mn>200</mml:mn> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mi>NW</mml:mi> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>1.08</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.22</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.25</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mn>14</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:msub> </mml:math> and is further resolved into the eastern ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mn>200</mml:mn> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>NW</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">E</mml:mi> </mml:msub> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>2.6</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1.1</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1.4</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mn>13</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:msub> <mml:mo stretchy="false">)</mml:mo> </mml:math> and western ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mn>200</mml:mn> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>NW</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi> </mml:msub> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>7.1</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>2.0</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>2.3</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mn>13</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:msub> </mml:math> ) components. The mass of the SE subcluster is <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mn>200</mml:mn> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mi>SE</mml:mi> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>1.55</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.26</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.28</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mn>14</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:msub> </mml:math> , which is also further resolved into the northern ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msubsup> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mn>200</mml:mn> <mml:mi>c</mml:mi> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>SE</mml:mi> <mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi> </mml:msub> </mml:msubsup> <mml:mo>=</mml:mo> <mml:msubsup> <mml:mn>2.9</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>1.3</mml:mn> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>1.8</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mn>13</mml:mn> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mi>M</mml:mi> <mml:mo>⊙</mml:mo> </mml:msub> </mml:math> ) and southern ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/19