[論文レビュー] Dying Radio Sources in Clusters

Murgia, M., Parma, P.+7 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 139

ひとこと要約

本研究では、非常に急勾配の電波スペクトルを示す近接した「死にかけの」電波銀河5個を、VLAおよびMERLINデータを用いてシンクロトロン放射損失モデル化することで調査した。結果は、これらの源が中心エンジンの活動が終了してからも長期間にわたり拡張するラボが残存しているフェードイン段階にあることを確認した。全源が銀河団中心に投影されていることから、銀河団環境が、ラボの拡張が抑制されたり、間歇的AGN活動の発生頻度が高くなることで、死にかけ段階が長引く可能性があると示唆している。

ABSTRACT

We present the study of five `dying' nearby radio galaxies belonging to the WENSS minisurvey and to the B2 bright catalogs: WNB1734+6407, WNB1829+6911, WNB1851+5707, B2 0120+33, and B2 1610+29. These sources have been selected on the basis of their extremely steep broad-band radio spectra. The modeling of the integrated spectra and the deep spectral index images obtained with the VLA confirmed that in these sources the central engine has ceased to be active for a significant fraction of their lifetime although their extended lobes have not yet completely faded away. We found that WNB1851+5707 is in reality composed by two distinct dying galaxies, which appear blend together as a single source in the WENSS. In the cases of WNB1829+6911 and B2 0120+33, the fossil radio lobes are seen in conjunction with a currently active core. A very faint core is detected also in a MERLIN image of WNB1851+5707a, one of the two dying sources composing WNB1851+5707. We found that all sources of our sample are located (at least in projection) at the center of an X-ray emitting cluster. Our results suggest that the duration of the dying phase for a radio source in cluster can be significantly higher with respect to that of a radio galaxy in the field. The simplest interpretation is that the low-frequency emission from the fading radio lobes last longer if their expansion is somewhat reduced or even stopped. Another possibility is that the occurrence of dying sources is higher in galaxy clusters. Radio sources in dense environment, like e.g. the center of cooling core clusters, may have a peculiar accretion mode which results in a bursting duty cycle sequence of active and quiescent periods. This result could have important implications for theories of the life cycles of radio sources and AGN feedback in clusters of galaxies but awaits confirmation from future observations of larger samples of objects.

研究の動機と目的

• 非常に急勾配の電波スペクトルを示す、活動後段階を示す近接「死にかけの」電波銀河を特定・特徴づけること。
• 電波スペクトルにシンクロトロン放射損失モデルをフィットさせることで、死にかけ段階の期間を特定すること。
• 銀河団内に残存する化石電波ラボの存在が、ラボ拡張の環境的抑制によるものか、それとも内因性の発生頻度が高いためかを調査すること。
• 死にかけ電波源とX線放射銀河団核との関連、特に冷却コア銀河団における関連を検討すること。
• 低周波数電波調査が、高周波数調査で見逃された可能性のある、隠れた化石電波プラズマの集団を明らかにできるかを評価すること。

提案手法

• 非常に急勾配のバンド幅電波スペクトル（α > 1.3）を示す源を、WENSSミニサーベイおよびB2明るいカタログから選定した。
• 統合電波スペクトルにシンクロトロン放射損失モデルをフィットさせ、死にかけ段階の期間を推定した。
• VLAデータを用いて深さのあるスペクトル指数画像を作成し、スペクトルの急勾配と化石プラズマ領域をマッピングした。
• MERLIN画像を用いて、拡張ラボを有する源の微弱な核成分を検出した。
• ChandraおよびROSATのX線銀河団データと電波源を照合し、環境的文脈を評価した。
• 光学データおよび赤方偏移を分析し、ホスト銀河の関連性と銀河団メンバーの確認を行った。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高密度銀河団環境における電波銀河の死にかけ段階の期間は、孤立したフィールド源と比べてどの程度長いのか？
• RQ2 なぜ死にかけ電波銀河がX線放射銀河団の中心に偏って存在するのか？
• RQ3 高圧力の銀河団間媒体におけるラボ拡張の抑制によって、フェードイン段階の低周波数電波放射が長期間にわたり持続するのかを説明できるか？
• RQ4 銀河団内の死にかけ源は、バースト型AGN稼働サイクルを示唆するような、継続的または最近の微弱な核活動の兆候を示しているか？
• RQ5 非常に急勾配のスペクトルと電波ミリ波長帯での低電波フレックスのため、現在の調査で化石電波ラボがどれほど見逃されているのか？

主な発見

• サンプル内の全5例の死にかけ電波銀河は、X線放射銀河団の中心（少なくとも投影上）に位置しており、ランダムな一致の確率が0.5%未満という高い有意水準であった。
• VLAおよびMERLIN観測により、中心エンジンの活動が源の寿命の大部分にわたり停止していることが確認されたが、それでもシンクロトロン放射損失のおかげで拡張ラボが検出可能であった。
• WNB1851+5707は、2つの別個の死にかけ銀河に分解され、両方とも化石ラボと微弱な核を有しており、低分解能のWENSSデータでは混合検出されていたことが示された。
• WNB1829+6911およびB2 0120+33は、現在活動中の微弱な核（平坦スペクトル特徴）の兆候を示しており、間歇的AGN活動を示唆している。
• MERLIN画像においてWNB1851+5707aの非常に微弱な核が検出されたことから、化石ラボが支配的であるにもかかわらず、継続的な微弱な核活動の兆候が示された。
• 結果から、銀河団環境における死にかけ段階は、フィールド環境よりも顕著に長引く可能性があり、これは密度の高い銀河団間媒体によるラボ拡張の抑制、またはバースト型AGN稼働サイクルの頻度が高いためであると示唆された。