[論文レビュー] The 3CR $Chandra$ extragalactic survey at 1.0$<z<$1.5

C. Stuardi, V. Missaglia+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 66被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、赤方偏移 1.0 < z < 1.5 の 16 個の観測未実施の 3CR 宇宙背景電波源について、新しいチャンドラ X線観測を報告する。X線放射はジェット核、ホットスポット、ラーブ、および核周辺の拡張放射から検出された。主な発見として、ラーブ（3CR 124）、2 つのホットスポット（3CR 220.2 および 3CR 238）および 3CR 124 と 3CR 297 の核周辺で 45–85 kpc スケールの拡張 X線放射の X線対応体が同定され、z < 1.5 の 3CR カタログにおける X線カバレッジが強化された。

ABSTRACT

The aim of this paper is to present an analysis of newly acquired X-ray observations of 16 extragalactic radio sources, listed in the Third Cambridge Revised (3CR) catalog, and not previously observed by Chandra. Observations were performed during Chandra Cycle 17, extending X-ray coverage for the 3CR extragalactic catalog up to $z$=1.5. Among the 16 targets, two lie at $z<$0.5 (i.e., 3CR27, at $z$=0.184 and 3CR69, at $z$=0.458), all the remaining 14 have redshifts between 1.0 and 1.5. In the current sample there are three compact steep spectrum (CSS) sources, three quasars and an FRI radio galaxy, while the other nine are FRII radio galaxies. All radio sources have an X-ray counterpart. We measured nuclear X-ray fluxes as well as X-ray emission associated with radio jet knots, hotspots or lobes in three energy bands: soft (0.5-1 keV), medium (1-2 keV) and hard (2-7 keV). We also performed standard X-ray spectral analysis for the four brightest nuclei. We discovered X-ray emission associated with: the radio lobe of 3CR124; a hotspot of the quasar 3CR220.2; another hotspot of the radio galaxy 3CR238; and the jet knot of 3CR297. We also detected extended X-ray emission around the nuclear region of 3CR124 and 3CR297 on scales of several tens of kpc. Finally, we present an update on the X-ray observations performed with Chandra and XMM-Newton on the entire 3CR extragalactic catalog.

研究の動機と目的

• チャンドラのスナップショット観測を用いて、3CR 宇宙背景電波源カタログの X線カバレッジを赤方偏移 z < 1.5 まで拡張すること。
• 高赤方偏移電波源における、電波ジェット核、ホットスポット、ラーブ、および核領域からの X線放射の検出と特徴の特定すること。
• 3CR 電波源の大規模環境における銀河団内または銀河間媒体からの拡張 X線放射の調査。
• チャンドラと XMM-Newton データを用いて、3CR 宇宙背景電波源カタログ全体の最新の X線調査を更新すること。

提案手法

• サイクル 17 の間、未観測の 3CR 電波源 16 個に対して、最大 20 ks 曝光時間のチャンドラ スナップショット観測を実施した。
• チャンドラ X線データと NVAS や DRAGN からの 1.4–14.9 GHz の電波画像との間で空間的クロス相関を実施し、電波構造に対応する X線対応体を特定した。
• 核および拡張電波構造からの X線放射の測定を目的として、ソフト（0.5–1 keV）、ミディアム（1–2 keV）、ハード（2–7 keV）の 3 つのエネルギー帯域におけるフラックスマップを構築した。
• 4 個の最も明るい核に対して標準的な X線スペクトル解析を実施し、銀河系内吸収を含む単純なパワーロー法モデルに適合させた。
• 環状領域における局所的バックグラウンド推定を用いて、核および電波構造周辺の拡張 X線放射の検出を行った。
• 文献ベースのデータを含め、チャンドラおよび XMM-Newton を用いた 3CR 宇宙背景電波源カタログの全観測の更新された要約を整備した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移 3CR 電波源（z=1.0–1.5）における X線放射の形状はどのようなものか。また、ラーブ、ホットスポット、ジェットなどの電波構造とどのように相関するか。
• RQ2 高赤方偏移 3CR 電波源において、電波ラーブ、ホットスポット、ジェット核に対応する X線対応体は検出可能か。それらのフラックスおよびスペクトル的性質はどのような意味を持つか。
• RQ3 3CR 電波源の周囲に kpc から Mpc スケールで拡張 X線放射が存在するか。これは、銀河団内または銀河間媒体との相互作用を示唆するか。
• RQ4 3CR サンプル内のコンパクトなステアプスペクトル（CSS）源の X線的性質は、高赤方偏移における FR I や FR II 電波銀河と比べてどのように異なるか。
• RQ5 3CR 宇宙背景電波源カタログ全体の現在の X線カバレッジ状況はいかほどか。また、チャンドラ スナップショット調査はどの程度まで完了しているか。

主な発見

• 3CR 124 の電波ラーブからの X線放射が、2σ を超える有意水準で検出され、この赤方偏移範囲でラーブに対する最初の X線対応体として特定された。
• 2 つの電波ホットスポットが X線源として同定された。1 つはクェーサー 3CR 220.2 に、もう 1 つは電波銀河 3CR 238 に位置し、両方とも 2σ 以上の有意水準で検出された。
• 核周辺に 3CR 124 で約 85 kpc、3CR 297 で約 45 kpc のスケールで拡張 X線放射が発見され、周囲の高温媒体との相互作用を示唆する。
• クェーサー 3CR 297 では、主電波軸に沿ってかつ平行に、拡散的 X線放射が観測され、おそらくジェット関連の X線構造である可能性がある。
• 4 個の最も明るい核の X線スペクトル解析では、単純なパワーロー法モデルと銀河系内吸収に一致する結果が得られ、顕著な内部吸収や複雑なスペクトル成分は認められなかった。
• チャンドラ スナップショット調査により、z < 1.5 のすべての 3CR 宇宙背景電波源に対して少なくとも 1 回の探索的 X線観測が提供され、この赤方偏移範囲におけるカタログの X線カバレッジが完了した。