[论文解读] Dying Radio Sources in Clusters

Murgia, M., Parma, P.+7 more|arXiv (Cornell University)|Nov 2, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 139

一句话总结

本研究利用VLA和MERLIN数据，对五种附近‘熄灭’的射电星系（具有极陡射电谱）进行研究，建模同步辐射能量损失。结果证实这些源正处于衰减阶段，其延伸瓣在中心引擎活动停止后仍长期存在，且所有源均投影位于星系团中心——表明星系团环境可能通过抑制瓣扩张或增加间歇性AGN活动的发生率，延长熄灭阶段。

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.

研究动机与目标

• 识别并表征具有极陡射电谱（指示活动阶段之后）的附近‘熄灭’射电星系。
• 通过将同步辐射能量损失模型拟合至射电谱，确定熄灭阶段的持续时间。
• 调查星系团中化石射电瓣的存在是否由于环境抑制瓣扩张，或源于更高的内在发生率。
• 研究熄灭射电源与X射线发射星系团核心之间的关联，特别是冷却核心星系团。
• 评估低频射电巡天是否能揭示在高频巡天中被遗漏的隐藏化石射电等离子体群体。

提出的方法

• 基于极陡的宽带射电谱（α > 1.3），从WENSS小样本调查和B2亮源星表中选取五种源。
• 将同步辐射能量损失模型拟合至积分射电谱，以估算熄灭阶段的持续时间。
• 利用VLA数据生成深度谱指数图像，以绘制谱陡化并识别化石等离子体区域。
• 使用MERLIN成像检测具有延伸瓣的源中的微弱核成分。
• 将射电源与Chandra和ROSAT的X射线星系团数据交叉比对，以评估环境背景。
• 分析光学数据和红移值，以确认宿主星系关联及星系团成员身份。

实验结果

研究问题

• RQ1 与孤立场源相比，密集星系团环境中射电星系的熄灭阶段持续时间如何？
• RQ2 为何熄灭射电星系倾向于位于X射线发射星系团的中心？
• RQ3 在高压星系团介质中，熄灭瓣中低频射电辐射的持续存在是否可由瓣扩张受抑制来解释？
• RQ4 星系团中的熄灭源是否表现出正在进行或近期发生的低水平核活动迹象，提示AGN活动呈爆发式行为？
• RQ5 由于谱极其陡峭且厘米波段流量极低，当前巡天在多大程度上遗漏了化石射电瓣？

主要发现

• 样本中所有五种熄灭射电星系（至少在投影上）均位于X射线发射星系团中心，显著性极高（随机对齐概率p < 0.5%）。
• VLA和MERLIN观测证实，中心引擎已停止活动，其持续时间占源寿命的显著比例，但其延伸瓣仍可通过同步辐射能量损失维持可观测性。
• WNB1851+5707被解析为两个独立的熄灭星系，均具有化石瓣和微弱核心，表明在低分辨率WENSS数据中为混合检测。
• WNB1829+6911和B2 0120+33显示出当前存在低光度核心（平坦谱特征）的证据，提示AGN活动具有间歇性。
• 在WNB1851+5707a的MERLIN图像中检测到一个极微弱核心，表明尽管化石瓣占主导，仍存在持续的低水平核活动。
• 结果表明，星系团环境中熄灭阶段可能比场源显著更长，可能由于致密星系团介质抑制瓣扩张，或AGN爆发式活动周期发生率更高。