[논문 리뷰] Inverse Compton X-rays from strong FRII radio-galaxies

G. Brunetti, Gianluca Setti외 1명|ArXiv.org|1997. 04. 16.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 1인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 FRII 방사선은의 고속 전자에 의한 역코히엔트(역Compton) 산란이 소프트 X선 방출을 유도한다고 제안한다. 양자원 복사와 우주 마이크파 배경(CMB) 복사에서의 IC 산란 모델을 결합하여, 여섯 개의 고적도 FRII 원천 중 다섯 개(3C 277.2, 280, 294, 356, 368)의 X선 스펙트럼과 빛의 세기를 잘 설명하며, 3C 324는 군집 방출에 의해 오염되었을 가능성이 있어 설명되지 않는다.

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.

연구 동기 및 목표

• 강력한 FRII 방사선은에서의 소프트 X선 방출에 기여하는 역코히엔트(IC) 산란의 기여를 조사하는 것.
• 숨겨진 양자원의 강력한 복사장이 날개에서 광자를 X선 에너지로 산란시킬 수 있는지 테스트하는 것.
• 이 원천들에서 IC 방출의 시드 광자장으로서의 宇宙 마이크파 배경(CMB)의 역할을 평가하는 것.
• 상대론적 빛의 비대칭성과 기울기 효과로 인해 두 날개의 X선 방출이 비대칭적인지 여부를 판단하는 것.
• 현재 X선 망원경으로 예측된 X선 날개를 탐지 가능한지 평가하는 것.

제안 방법

• 양자원 복사와 CMB 광자를 시드 장으로 사용하여 FRII 방사선 날개의 역코히엔트 X선 방출을 모델링하는 것.
• 상대론적 전자의 에너지 분포와 양자원 및 CMB 장의 광자 밀도를 바탕으로 IC 방출 강도를 계산하는 것.
• 예측된 X선 스펙트럼과 빛의 세기를 여섯 개의 고적도 FRII 원천에서 관측된 소프트 X선 데이터와 비교하는 것.
• 원천의 기울기 각도가 두 날개 간 관측된 X선 빛의 세기 비율에 미치는 영향을 고려하는 것.
• X선 날개의 각지름을 추정하여 현재 X선 시설로 해상도를 낼 수 있는지 평가하는 것.
• 관측된 X선 유량과 스펙트럼 형태를 이용하여 날개 내 전자의 에너지 분포와 자기장 강도를 제약하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 양자원 복사의 역코히엔트 산란이 FRII 방사선은에서 관측된 소프트 X선 방출을 설명할 수 있는가?
• RQ2 이 원천들에서 역코히엔트 X선 방출에 있어 宇宙 마이크파 배경(CMB)의 기여는 얼마나 중요한가?
• RQ3 상대론적 빛의 비대칭성과 원천의 기울기로 인해 두 방사선 날개의 X선 방출이 어느 정도 비대칭적인가?
• RQ4 왜 3C 324의 X선 방출은 IC 모델에 잘 맞지 않으며, 그에 대한 대체 설명은 무엇인가?
• RQ5 현재 X선 망원경으로는 그 각지름을 감안할 때 FRII 방사선은의 예측된 X선 날개를 해상도를 낼 수 있는가?

주요 결과

• 고적도 FRII 방사선은 중 여섯 개 중 다섯 개(3C 277.2, 280, 294, 356, 368)의 소프트 X선 방출이 양자원 복사와 CMB 광자의 역코히엔트 산란에 의해 잘 설명된다.
• 이 다섯 원천의 예측된 X선 빛의 세기와 스펙트럼 형태는 관측된 데이터와 일치하며, 일관된 전자 에너지 분포와 자기장 강도를 시사한다.
• 두 날개 간 예측된 X선 빛의 세기 비율은 방사선 축의 기울기 각도에 따라 크게 달라지며, 더 멀리 떨어진 날개가 상대론적 빛의 효과로 더 밝아진다.
• X선 날개의 각지름은 작게 예측되며(아크초 이하), 현재 X선 시설로는 해상도를 내기 어렵다.
• 3C 324의 X선 방출은 IC 모델과 일치하지 않으며, 이는 주변 은하단의 방출에 의해 오염되었을 가능성을 시사한다.
• 이 모델은 양자원과 방사선은의 통합 프레임워크 내에서 FRII 방사선은의 소프트 X선 특성을 성공적으로 설명한다.