[논문 리뷰] Dying Radio Sources in Clusters

Murgia, M., Parma, P.외 7명|arXiv (Cornell University)|2010. 11. 02.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 139

한 줄 요약

이 연구는 매우 기울은 전파 스펙트럼을 가진 근접한 '사라지고 있는' 전파 은하 5개를 VLA 및 MERLIN 데이터를 사용하여 동반자기복사 손실 모델링을 통해 분석한다. 결과는 이들 소스가 중심 엔진 활동이 끝난 후에도 오랫동안 확장된 림프가 남아 있는 퇠퇴 단계에 있으며, 모두 은하단 중심에 위치해 있음을 확인한다 — 이는 은하단 환경이 림프의 확장을 억제하거나 간헐적인 AGN 활동의 빈도를 높여 퇠퇴 단계를 연장시킬 수 있음을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 극도로 기울은 전파 스펙트럼을 가진 근접한 '사라지고 있는' 전파 은하를 식별하고 특성화하여 활동 후 단계임을 확인한다.
• 전파 스펙트럼에 동반자기복사 손실 모델을 적합시켜 퇠퇴 단계의 지속 기간을 결정한다.
• 은하단 내 고립된 림프가 존재하는 것이 환경적 억제로 인한 림프 확장 감소 또는 더 높은 내재적 발생 빈도 때문인지 조사한다.
• 사라지고 있는 전파 소스와 X선 방출 은하단 중심 간의 관계, 특히 냉각핵 은하단에서의 관계를 조사한다.
• 저주파 전파 조사가 기존 고주파 조사에서 놓친 숨겨진 고립된 전파 플라즈마 인구를 드러내는 데 얼마나 기여할 수 있는지 평가한다.

제안 방법

• 극도로 기울은 밴드폭 전파 스펙트럼(α > 1.3)을 가진 소스 5개를 WENSS 미니서베이 및 B2 밝은 목록에서 선별하였다.
• 통합 전파 스펙트럼에 동반자기복사 손실 모델을 적합시켜 퇠퇴 단계의 지속 기간을 추정하였다.
• VLA 데이터를 사용해 깊은 스펙트럼 지수 이미지를 제작하여 스펙트럼 기울기의 증가를 매핑하고 고립된 플라즈마 영역을 식별하였다.
• MERLIN 이미징을 사용해 확장된 림프를 가진 소스의 약한 핵 구조를 탐지하였다.
• Chandra 및 ROSAT의 X선 은하단 데이터와 전파 소스를 교차 비교하여 환경적 맥락을 평가하였다.
• 광학 데이터와 적색이동을 분석하여 주은하 연관성 및 은하단 소속을 확인하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 밀도가 높은 은하단 환경에서의 전파 은하 퇠퇴 단계 지속 기간이 고립된 필드 소스와 비교해 어떻게 다를까?
• RQ2 왜 사라지고 있는 전파 은하는 X선 방출 은하단 중심에 선호적으로 발견되는가?
• RQ3 고압의 은하간 매질에서 림프 확장이 억제되어 저주파 전파 방출이 퇠퇴 림프에서 오랫동안 지속될 수 있는가?
• RQ4 은하단 내 사라지고 있는 소스들은 최근 또는 지속적인 낮은 수준의 핵 활동 증거를 보이며, 번갈아가는 AGN 작동 주기의 가능성을 시사하는가?
• RQ5 현재의 조사에서 매우 기울은 스펙트럼과 센티미터 파장에서의 낮은 유도로 인해 고립된 전파 림프가 얼마나 자주 놓치는가?

주요 결과

• 표본 내 모든 다섯 개의 사라지고 있는 전파 은하는 (최소한 투영상으로는) X선 방출 은하단 중심에 위치해 있으며, 무작위 배치 가능성은 0.5% 미만으로 매우 높은 유의성 수준을 보였다.
• VLA 및 MERLIN 관측은 중심 엔진이 소스 수명의 상당 부분 동안 활동을 중단했음에도 불구하고, 동반자기복사 손실로 인해 확장된 림프가 여전히 탐지 가능하다는 것을 확인하였다.
• WNB1851+5707은 두 개의 별개의 사라지고 있는 은하로 해상도 분석되었으며, 둘 다 고립된 림프와 약한 핵을 지니고 있어, 저해상도 WENSS 데이터에서는 혼합된 탐지로 나타났다.
• WNB1829+6911 및 B2 0120+33는 현재 활동 중인 낮은 빛의 핵 구조(평탄한 스펙트럼 특징)를 보이며, 간헐적인 AGN 활동의 가능성을 시사한다.
• WNB1851+5707a의 MERLIN 이미지에서 매우 약한 핵이 탐지되어, 고립된 림프가 지배적인 상황에서도 지속적인 낮은 수준의 핵 활동이 이루어지고 있음을 시사한다.
• 결과는 은하단 환경에서의 퇠퇴 단계가 필드 환경보다 상당히 길어질 수 있으며, 이는 조밀한 은하간 매질에 의한 림프 확장 억제 또는 번갈아가는 AGN 작동 주기의 빈도 증가 때문일 가능성이 높다.