[论文解读] A new sample of giant radio galaxies from the WENSS survey II - A multi-frequency radio study of a complete sample: Properties of the radio lobes and their environment

A. P. Schoenmakers, K.‐H. Mack+4 more|ArXiv.org|Aug 16, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 52

一句话总结

本研究基于WENSS巡天，从26个低红移巨大射电星系（GRGs）的完整样本出发，利用多频射电数据——包括埃菲尔伯格望远镜新获得的10.5-GHz观测——分析了其瓣状结构特性与环境特征。主要发现包括：光谱年龄较大（约10⁷年）、瓣状结构过压，以及GRG不对称性与高前进速度（光速的百分之几）反映的是源的本征演化过程，而非方向效应。

ABSTRACT

We have formed a complete sample of 26 low redshift (z < 0.3) giant radio galaxies (GRGs) from the WENSS survey, selected at flux densities above 1 Jy at 325 MHz. We present 10.5-GHz observations with the 100-m Effelsberg telescope of 18 sources in this sample. These observations, together with similar data of the remaining eight sources, are combined with data from the WENSS, NVSS and GB6 surveys to study the radio properties of the lobes of these sources at arcminute resolution. We investigate radio source asymmetries, equipartition energy densities in the lobes, the presence of lobe pressure evolution with redshift, the spectral age and the density of the environments of these sources. We find that the armlength asymmetries of GRGs are slightly larger than those of smaller sized 3CR radio galaxies and that these are difficult to explain as arising from orientation effects only. We also find indications that the lobes of the GRGs, despite their large sizes, are still overpressured with respect to their environment. Further, we argue that any evolution of lobe pressure with redshift in these large sources is due to selection effects. A spectral ageing analysis suggests that the GRGs in our sample are the oldest members of the group of relatively high power radio sources whose radio powers have evolved to their currently observed lower values.

研究动机与目标

• 构建一个完整的、统一选择的巨型射电星系（GRGs）样本，其红移z ≤ 0.3，且325-MHz流量密度 >1 Jy，以克服以往研究中的选择偏差。
• 利用多频数据（包括埃菲尔伯格望远镜提供的高分辨率10.5-GHz观测）研究GRGs的射电瓣状结构特性。
• 确定光谱年龄、瓣状结构前进速度、非均匀能量密度及瓣压，以理解GRGs的演化状态及其与环境的相互作用。
• 检验观测到的不对称性与瓣压演化是否由方向效应引起，或源于源的本征演化。
• 评估GRGs作为在Mpc尺度上探测星系际介质的探针，其延伸射电结构的作用。

提出的方法

• 从325 MHz的WENSS巡天中构建了26个GRGs的完整样本，选择条件为流量密度 >1 Jy 且 z ≤ 0.3。
• 对其中18个源获取了埃菲尔伯格100米望远镜的新10.5-GHz连续谱观测，辅以WENSS、NVSS和GB6巡天的档案数据。
• 在10.5 GHz分析射电形态与偏振，生成空间分辨率约1–2角秒的总强度与偏振强度图。
• 利用关系式 $ S_\nu \propto \nu^{\alpha} $，从多频流量密度测量中计算谱指数，并应用光谱衰老模型估算瓣状结构年龄。
• 假设恒定膨胀速度，根据源大小与光谱年龄估算瓣状结构前进速度。
• 采用标准射电源能量与压力公式，假设粒子与磁场能量处于非均匀分布状态，估算非均匀能量密度与瓣压。

实验结果

研究问题

• RQ1 巨型射电星系瓣状结构中观测到的不对称性主要源于方向效应，还是源于源的本征属性？
• RQ2 本完整样本中巨型射电星系的光谱年龄是多少？与较小的射电源相比有何差异？
• RQ3 GRGs的瓣压是否随红移演化？若存在演化，是宇宙学演化所致，还是选择效应所致？
• RQ4 GRGs的射电瓣状结构是否相对于其周围星系际介质处于过压状态？
• RQ5 GRGs的瓣状结构前进速度与低功率射电源相比如何？这对理解其演化状态有何启示？

主要发现

• 本样本中GRGs的光谱年龄通常在数×10⁷年量级，表明它们是目前已知最古老的射电源之一。
• 瓣状结构前进速度约为光速的百分之几，显著高于低功率射电源，但与高功率源相当。
• GRGs的双臂长度不对称性略大于较小的3CR射电星系，表明仅靠方向效应无法解释其不对称性。
• GRGs的瓣状结构仍相对于环境处于过压状态，表明其内部压力支撑仍在持续，或近期有能量注入。
• 任何看似随红移演化的瓣压，均归因于选择效应，而非宇宙学演化，因本样本为完整且统一选择。
• 本样本中GRGs的高功率与大尺寸表明，它们是高功率射电源群体中最年老的成员，其射电功率随时间演化至当前的较低水平。