[論文レビュー] The complex intracluster medium of Abell 1569 and its interaction with central radio galaxies

Juhi Tiwari, K. P. Singh|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 101被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、チャンドラデータを用いたアベル1569の最初の詳細なX線分析を提示し、それぞれ中央に電波銀河を有する2つのグループスケールの準位クラスタ（A1569NおよびA1569S）を特定した。A1569Nでは、放射損失を上回る機械的エネルギーが、空洞に起因する加熱を示しており、A1569Sでは密度不連続性と湾曲したWAT電波尾を介して弱い正面衝突型合体の証拠が得られた。

ABSTRACT

We present the first in-depth study of X-ray emission from a nearby ($z\sim0.0784$) galaxy cluster Abell 1569 using an archival $Chandra$ observation. A1569 consists of two unbound subclusters $-$ a northern subcluster (A1569N) hosting a double-lobed radio galaxy 1233+169 at its centre, and a southern subcluster (A1569S) harbouring a wide-angle-tailed (WAT) radio source 1233+168. X-ray emission from A1569N and A1569S extends to a radius $r\sim248$ kpc and $r\sim370$ kpc, respectively, indicating that the two gas clumps are group-scale systems. The two subclusters have low X-ray luminosities ($\sim10^{42-43}$ erg s$^{-1}$), average elemental abundances $\sim$1/4 Z$_\odot$, low average temperatures ($\sim2$ keV), and lack large ($r\gtrsim40-50$ kpc) cool cores associated with the intracluster gas. We detect a pair of cavities coincident with the radio lobes of 1233+169 in A1569N. The total mechanical power associated with the cavity pair is an order of magnitude larger than the X-ray radiative loss in the cavity-occupied region, providing corroborating evidence for cavity-induced heating of the intragroup gas in A1569N. A1569S exhibits possible evidence for a small-scale cluster-subcluster merger, as indicated by its high central entropy, and the presence of local gas elongation and a density discontinuity in between the bent radio tails of 1233+168. The discontinuity is indicative of a weak merger shock with Mach Number, $M\sim1.7$. The most plausible geometry for the ongoing interaction is a head-on merger occurring between A1569S and a subcluster falling in from the west along the line bisecting the WAT tails.

研究の動機と目的

• 近傍銀河クラスタ・アベル1569のクェイア・インターバースクラスタ・メディア（ICM）の熱力学的性質を調査すること。
• 中央に位置する電波銀河（1233+169および1233+168）と周囲の高温X線放射ガスとの相互作用を検討すること。
• ICM内の構造的非均一性がAGNフィードバックか継続的クラスタ合体のどちらによって駆動されているかを特定すること。
• 電波空洞による機械的加熱と合体から生じるショック加熱がICMの構造をどのように形作っているかを評価すること。
• X線表面輝度エッジと電波形態を用いて合体の幾何学的構造とダイナミクスを制約すること。

提案手法

• 高い空間分解能およびスペクトル分解能を持つアーカイブChandra ACIS X線観測データを用い、X線表面輝度および温度分布をマッピングした。
• A1569NおよびA1569SのX線ピーク周辺の円環領域におけるスペクトルフィッティングを実施し、温度、元素分画、発光度を導出した。
• 1.4 GHzの非常に大規模電波望遠鏡（VLA）電波データと併用し、電波リブや湾曲したテールを持つ電波源（1233+169および1233+168）を特定し、X線空洞および不連続性と照合した。
• 表面輝度エッジ検出技術を適用し、A1569Sにおける急激な密度ジャンプを同定した。これは合体ショック波または接触不連続性と解釈された。
• X線表面輝度および温度プロファイルから得られる体積と圧力に基づき、電波空洞からの機械的エネルギー出力を計算した。
• ショック波のジャンプ条件から得られるマッハ数関係を用い、観測された密度および圧力不連続性からショック強度を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アベル1569の2つの準位クラスタ（A1569NおよびA1569S）におけるクェイア・インターバースクラスタ・メディア（ICM）の熱力学的状態は何か？
• RQ2 X線空洞によって示唆される電波リブからの機械的エネルギーによって、A1569Nの高温ガスはどの程度加熱されているか？
• RQ3 A1569Sに合体の証拠は存在するか？また、合体ショックの幾何学的構造と強度は何か？
• RQ4 二重リブ型およびWAT電波源の電波形態は、X線構造およびICMのダイナミクスとどのように関係しているか？
• RQ5 A1569SにおけるWAT電波源1233+168の湾曲は、合体に起因するICMの流れに起因する圧力の影響によるものか？

主な発見

• A1569NのX線全放射度は4.5 ± 0.4 × 10⁴² erg s⁻¹、温度は1.6⁺⁰.³₋₀.³ keVであり、低温度・低放射度のグループスケール系であることを示している。
• A1569SはA1569Nよりも明るく（2.31 ± 0.06 × 10⁴³ erg s⁻¹）、より高温（1.9⁺⁰.²₋₀.¹ keV）であり、広がり（370 kpc）とガス質量（2.3⁺¹.⁸₋₁.³ × 10¹² M⊙）も大きい。
• A1569NにX線空洞のペアが検出され、1233+169の電波リブと一致しており、合計の機械的エネルギー出力は約2.1 × 10⁴³ erg s⁻¹であり、周囲のX線放射損失（2.2 ± 0.2 × 10⁴² erg s⁻¹）を上回っている。
• A1569Sにおける1.01 arcminの表面輝度エッジは、密度ジャンプ2.3 ± 0.6および圧力低下2.5⁺².⁴₋₁.²を示しており、弱いショック（マッハ数〜1.7）と整合的である。
• 密度不連続性の向きは、1233+168のWATテールの二等分線に垂直であり、西側からサブクラスタが前方に衝突する正面合体を支持する。
• 合体に起因するICMの流れの平均速度は1414 km s⁻¹と推定され、これは観測されたWAT電波源の湾曲と圧力の影響に一致する。