[论文解读] Catching butterflies in the sky: Extended catalog of winged or X-shaped radio sources from the latest FIRST data release

Xiaolong Yang, Ravi Joshi+9 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2019

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 85被引用 5

一句话总结

本研究基于最新的FIRST巡天，公布了290个X形或翅膀状射电星系的扩展星表，将近乎翻倍了已知样本。通过结合FIRST 1.4 GHz数据与TGSS 150 MHz观测，作者识别出106个'强'候选体和184个'可能'候选体，其中包括九个类星体和两个具有双峰发射线的星体，为研究活动星系核反馈机制及黑洞自旋翻转机制提供了新目标。

ABSTRACT

We present a catalog of 290 "winged" or X-shaped radio galaxies (XRGs) extracted from the latest (2014 December 17) data release of the "Very Large Array Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeter." We have combined these radio images with their counterparts in the TIFR GMRT sky survey at 150 MHz, in an attempt to identify any low surface brightness radio emission present in these sources. This has enabled us to assemble a sample of 106 "strong" XRG candidates and 184 "probable" XRG candidates whose XRG designation needs to be verified by further observations. The present sample of 290 XRG candidates is almost twice as large as the number of XRGs currently known. Twenty-five of our 290 XRG candidates (9 "strong" and 16 "probable") are identified as quasars. Double-peaked narrow emission lines are seen in the optical spectra of three of the XRG candidates (two "strong" and one "probable"). Nearly 90% of the sample is located in the FR II domain of the Owen-Ledlow diagram. A few of the strong XRG candidates have a rather flat radio spectrum (spectral index alpha flatter than -0.3) between 150 MHz and 1.4 GHz, or between 1.4 and 5 GHz. Since this is not expected for lobe-dominated extragalactic radio sources (like nearly all known XRGs), these sources are particularly suited for follow-up radio imaging and near-simultaneous measurement of the radio spectrum.

研究动机与目标

• 显著扩展已知X形射电星系（XRGs）的样本，这类星体稀少，但可能对理解活动星系核反馈机制和黑洞动力学具有关键意义。
• 利用高分辨率1.4 GHz FIRST数据与低频150 MHz TGSS数据相结合，识别并分类XRG候选体，以探测XRG候选体翼部的微弱、延伸的射电发射。
• 研究XRG候选体的射电谱性质及宿主星系特征，特别关注可能挑战现有形成模型的平谱源。
• 提供一个稳健且公开可访问的星表，以指导未来后续观测，并增进对XRG形成机制（如喷流摆动或黑洞自旋翻转）的理解。

提出的方法

• 从VLA FIRST巡天2014年12月17日的数据发布中提取1.4 GHz射电源，重点关注X形或翅膀状形态的源。
• 与TIFR GMRT天球巡天（TGSS）在150 MHz的源进行交叉识别，以探测XRG候选体翼部的低表面亮度射电发射。
• 利用斯隆数字巡天（SDSS）的光学数据识别光学对应体，并为290个候选体中的206个获取红移和发射线性质。
• 根据射电形态和多频段一致性，将候选体分类为'强'（形态明确的X形）和'可能'（形态模糊或不完整X形）。
• 测量150 MHz至1.4 GHz之间以及1.4 GHz至5 GHz之间的射电谱指数，以评估谱陡度并识别平谱源。
• 在Owen-Ledlow图中绘制源的位置，以评估其相对于FR I/FR II光度边界的分布，推断喷流/瓣体能量特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 XRG候选体在射电形态、红移和射电光度方面的统计分布如何？与以往样本相比有何差异？
• RQ2 哪些XRG候选体在150 MHz至1.4 GHz之间表现出平谱？这对其辐射机制或喷流活动可能意味着什么？
• RQ3 是否有任何XRG候选体表现出双峰窄线发射？若有，这是否可能暗示存在双超大质量黑洞系统？
• RQ4 新XRG候选体的射电结构和谱性质与已知XRG相比如何，特别是在FR I/FR II分类和谱指数趋势方面？
• RQ5 本星表中的XRG候选体在多大程度上位于FR I/FR II光度边界附近？这是否支持XRG代表过渡形态的假设？

主要发现

• 本研究公布了包含290个XRG候选体的星表——其中106个为'强'候选体，184个为'可能'候选体，几乎使已知X形射电星系样本翻倍。
• 在106个强XRG候选体中，有9个被识别为类星体，表明XRG形态并非仅限于射电噪活动星系核。
• 三个XRG候选体（两个强，一个可能）表现出双峰窄发射线，提示可能存在双超大质量黑洞系统。
• 近90%的强XRG候选体位于Owen-Ledlow图的FR II区域，表明其具有高射电光度和强大喷流。
• 十个强XRG候选体在150 MHz至1.4 GHz之间表现出平谱（谱指数α > -0.3），这一特征在典型主导瓣体射电源中不常见，可能指示近期或正在进行的活动。
• 样本在150 MHz至1.4 GHz之间的中值射电谱指数约为~ -0.81，与老化瓣体的同步辐射一致，但平谱异常值对现有模型构成挑战。