[論文レビュー] Inverse Compton X-rays from strong FRII radio-galaxies

G. Brunetti, Gianluca Setti+1 more|ArXiv.org|Apr 16, 1997

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、FRII電波銀河のラボに存在する相対論的電子がクェザーや宇宙マイクロ波背景（CMB）放射を逆コンプトン（IC）散乱することで、そのソフトX線放射が生じると提案している。クェザー放射とCMBの両方からのIC散乱を組み合わせたモデルを用いて、赤方偏移が高いFRII源のうち6つ中5つ（3C 277.2、280、294、356、368）のX線スペクトルおよび輝度がよく説明され、3C 324を除く。3C 324の放射はおそらくクラスタからの放射による汚染を受けていると考えられる。

ABSTRACT

In the framework of the quasar-radio galaxies unification the radio emitting lobes of FRII radio galaxies are pervaded by an intense quasar radiation field.Inverse Compton (IC) scattering between the relativistic electrons and the IR-optical photons from a hidden quasar may provide an important contribution to the X-ray emission of these radio galaxies. The soft X-ray emission properties of six strong, high redshift FRIIs (3C 277.2, 280, 294, 324, 356, 368) are compared with our model expectations,taking into account also the contribution from the IC-scattering of the CMB photons with the radio electrons. We find that the soft X-ray luminosities and spectra of five out six sources can be satisfactorily explained by our model with the exception of 3C 324 whose X-ray emission is probably dwarfed by that of the galaxies'cluster of which this sources is a member. One important effect is the prediction that the observed X-ray emission associated with the two radio lobes would be asymmetric if the radio axis is inclined with respect to the plane of the sky, the far-away lobe being the more luminous.The ratio between the X-ray luminosities of the two lobes is derived for several values of the inclination of the radio axis.However, the predicted angular sizes of these distant radio galaxies are small and difficult to be resolved with present X-ray facilities.

研究の動機と目的

• 強力なFRII電波銀河におけるソフトX線放射への逆コンプトン（IC）散乱の寄与を調査すること。
• 隠れたクェザーからの強い放射場が、ラボ内で光子をX線エネルギーまでアップスキャッタリングする可能性を検証すること。
• これらの源におけるIC放射の種光子場としての宇宙マイクロ波背景（CMB）の役割を評価すること。
• 相対論的ドレッシングおよび観測傾きの効果によって、2つのラボからのX線放射が非対称であるかどうかを特定すること。
• 現在のX線望遠鏡で予測されたX線ラボが検出可能かどうかを評価すること。

提案手法

• クェザー放射とCMB光子を種光子場として用い、FRII電波ラボ内の相対論的電子からの逆コンプトンX線放射をモデル化すること。
• 相対論的電子のエネルギー分布とクェザーおよびCMB場の光子密度からIC発光度を計算すること。
• 予測されたX線スペクトルおよび輝度を、6つの高赤方偏移FRII源からの観測されたソフトX線データと比較すること。
• ソースの傾きが2つのラボ間の観測X線輝度比に与える影響を考慮すること。
• X線ラボの角度サイズを推定し、現在のX線施設での分解能を評価すること。
• 観測されたX線フラックスおよびスペクトル形状を用いて、ラボ内での電子エネルギー分布および磁場強度を制約すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クェザー放射の逆コンプトン散乱が、FRII電波銀河で観測されたソフトX線放射を説明できるか？
• RQ2 これらの源における逆コンプトンX線放射に、宇宙マイクロ波背景（CMB）がどの程度寄与しているか？
• RQ3 相対論的ドレッシングおよびソースの傾きの効果によって、2つの電波ラボからのX線放射がどの程度非対称であるか？
• RQ4 なぜ3C 324のX線放射はICモデルでうまく説明されないのか、そして代替的説明は何か？
• RQ5 現在のX線望遠鏡では、その角度サイズを考慮してFRII電波銀河からの予測されたX線ラボが分解可能か？

主な発見

• 高赤方偏移FRII電波銀河のうち5つ（3C 277.2、280、294、356、368）のソフトX線放射は、クェザー放射とCMB光子の逆コンプトン散乱によってよく説明される。
• これらの5つの源について、モデルのX線輝度およびスペクトル形状は観測データと一致しており、一貫した電子エネルギー分布および磁場強度を示している。
• 2つのラボ間の予測されたX線輝度比は、電波軸の傾き角に強く依存しており、相対論的ドレッシングにより遠方のラボが明るくなる。
• X線ラボの角度サイズは予測では小さく（0.1角秒未満）、現在のX線施設では分解が困難である。
• 3C 324のX線放射はICモデルと整合しないことから、母銀河クラスタからの放射による汚染の可能性がある。
• このモデルは、クェザーと電波銀河の統一枠組み内において、FRII電波銀河のソフトX線特性を成功裏に説明している。