[논문 리뷰] The 3CR $Chandra$ extragalactic survey at 1.0$<z<$1.5

C. Stuardi, V. Missaglia외 12명|arXiv (Cornell University)|2018. 06. 28.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 66인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 적색이동 1.0 < z < 1.5 범위의 16개의 관측되지 않은 3CR 은하간 간성 라디오 소스에 대한 새로운 찬드라 X선 관측을 제시하며, 제트 펄스, 핫스팟, 리브, 핵심 주변의 확장된 방출을 포함한 X선 방출을 검출한다. 주요 발견은 라디오 리브(3CR 124), 두 개의 핫스팟(3CR 220.2 및 3CR 238), 그리고 3CR 124와 3CR 297 주변에서 45–85 kpc 척도로 확장된 X선 방출을 포함한 X선 대응체의 발견으로, z < 1.5 범위에서 3CR 목록의 X선 커버리지가 향상된다.

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.

연구 동기 및 목표

• 찬드라 스퍼레트 관측을 통해 3CR 은하간 간성 목록의 X선 커버리지 범위를 적색이동 z < 1.5로 확장하기 위해 노력한다.
• 고적색이동 라디오 소스에서 제트 펄스, 핫스팟, 리브, 핵심 영역의 X선 방출을 검출하고 특성화한다.
• 3CR 소스의 대규모 환경에서 은하단 간 또는 은하군 간 매질의 뜨거운 매질과의 상호작용을 시사하는 확장된 X선 방출을 조사한다.
• 찬드라 및 XMM-Newton 데이터를 활용하여 전체 3CR 은하간 간성 목록의 최신 X선 조사 상태를 갱신한다.

제안 방법

• 사이클 17 기간 동안 관측되지 않은 3CR 라디오 소스 16개에 대해 최대 20 ks 노출 시간의 새로운 찬드라 스퍼레트 관측을 확보하였다.
• 찬드라 X선 데이터와 NVAS 및 DRAGN의 라디오 이미지(1.4–14.9 GHz) 간의 공간적 교차 식별을 수행하여 라디오 구조물에 대응하는 X선 대응체를 특정하였다.
• 핵심 및 확장된 라디오 구조물의 X선 방출량을 측정하기 위해 연속적인 에너지 대역(부드러운, 0.5–1 keV; 중간, 1–2 keV; 딱딱한, 2–7 keV)에서 광도 지도를 제작하였다.
• 네 개의 가장 밝은 핵심 영역에서 표준 X선 스펙트럼 분석을 수행하였으며, 갤럭티크 흡수를 고려한 단순 파워레인지 모델을 사용하였다.
• 환형 영역에서 국소 배경 추정을 수행하여 핵심 및 라디오 구조물 주변의 확장된 X선 방출을 탐지하였다.
• 문헌 기반 데이터를 포함하여 모든 찬드라 및 XMM-Newton X선 관측 결과를 종합하여 3CR 은하간 간성 목록의 업데이트된 요약을 작성하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고적색이동 3CR 라디오 소스(z=1.0–1.5)의 X선 방출 형태는 어떻게 되며, 리브, 핫스팟, 제트와 같은 라디오 구조물과 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ2 고적색이동 3CR 소스에서 라디오 리브, 핫스팟, 제트 펄스에 대해 검출 가능한 X선 대응체가 존재하는가? 그 광도 및 스펙트럼 특성은 무엇을 시사하는가?
• RQ3 3CR 소스 주변에서 kpc에서 Mpc 척도로 확장된 X선 방출이 존재하는가? 이는 은하단 또는 은하군 간 매질과의 상호작용을 시사하는가?
• RQ4 3CR 샘플 내의 밀도가 높은 스펙트럼 기울기(CSS) 소스의 X선 특성은 고적색이동에서의 FR I 및 FR II 라디오 은하와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 전체 3CR 은하간 간성 목록에 대한 현재 X선 커버리지 상태는 어떠한가? 찬드라 스퍼레트 조사의 완전성 수준은 어느 정도인가?

주요 결과

• 3CR 124의 라디오 리브에서 X선 방출이 검출되었으며, 유의수준이 2σ를 초과하여 이 적색이동 범위에서 리브에 대한 첫 번째 X선 대응체로 기록되었다.
• 두 개의 라디오 핫스팟이 X선 소스로 확인되었으며, 하나는 3CR 220.2의 활성은하핵, 다른 하나는 3CR 238의 라디오 은하에서 각각 >2σ의 유의수준으로 검출되었다.
• 핵심 영역 주변에서 약 85 kpc(3CR 124) 및 약 45 kpc(3CR 297) 척도로 확장된 X선 방출이 발견되어 주변 뜨거운 매질과의 잠재적 상호작용을 시사한다.
• 3CR 297의 활성은하핵에서는 주요 라디오 축과 정렬되고 평행한 흐린 X선 방출이 발견되어 제트 관련 X선 구조일 가능성이 제기된다.
• 네 개의 가장 밝은 핵심 영역의 X선 스펙트럼 분석 결과는 단순 파워레인지 모델과 갤럭티크 흡수에 부합하며, 유의미한 내재 흡수나 복잡한 스펙트럼 성분이 없음을 시사한다.
• 찬드라 스퍼레트 조사로 인해 z < 1.5인 모든 3CR 은하간 간성 소스에 대해 최소한의 탐색적 X선 관측이 확보되었으며, 이로써 이 적색이동 이하의 3CR 목록에 대한 X선 커버리지가 완료되었다.