[论文解读] GMRT Observations of NGC 3079

J. Irwin, D. J. Saikia|Sep 13, 2003

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 18

一句话总结

本研究利用高分辨率GMRT观测，对NGC 3079在326、615和1281 MHz频段进行观测，揭示了延伸的射电结构，包括两个巨大的射电环（距星系核最远达11 kpc）、一个高度达4.8 kpc的射电晕，以及与HI气体相关的延伸结构。研究结果表明，星系核部存在周期性喷流，平均速度约为~100 km s⁻¹，且NGC 3079可能通过喷流正在自身形成局部的星系际介质（IGM）。

ABSTRACT

We present new observations at three frequencies (326 MHz, 615 MHz, and 1281 MHz) of the radio lobe spiral galaxy, NGC 3079, using the Giant Metrewave Radio Telescope. These observations are consistent with previous data obtained at other telescopes and reveal the structure of the nuclear radio lobes in exquisite detail. In addition, new features are observed, some with HI counterparts, showing broad scale radio continuum emission and extensions. The galaxy is surrounded by a radio halo that is at least 4.8 kpc in height. Two giant radio extensions/loops are seen on either side of the galaxy out to $\sim$ 11 kpc from the major axis, only slightly offset from the direction of the smaller nuclear radio lobes. If these are associated with the nuclear outflow, then the galaxy has experienced episodic nuclear activity. Emission along the southern major axis suggests motion through a local IGM (not yet detected) and it may be that NGC 3079 is itself creating this local intergalactic gas via outflows. We also present maps of the minimum energy parameters for this galaxy, including cosmic ray energy density, electron diffusion length, magnetic field strength, particle lifetime, and power.

研究动机与目标

• 研究邻近螺旋星系NGC 3079中延伸射电发射的起源与结构。
• 确定大尺度射电特征是否与周期性星系核活动或AGN喷流相关。
• 检查射电结构与HI气体的关联性，并评估其运动学与能量学意义。
• 沿视线方向计算最小能量参数，如磁场强度、宇宙射线能量密度、粒子扩散长度、粒子寿命及总辐射功率。
• 探讨NGC 3079是否通过喷流正在形成其自身的局部星系际介质（IGM）的可能性。

提出的方法

• 利用巨型米波射电望远镜（GMRT）在326 MHz、615 MHz和1281 MHz频段进行多频射电连续谱观测。
• 在使用GMRED工具对UV数据进行预编辑以标记坏数据点和异常值后，采用AIPS软件处理数据。
• 在受限区域内生成谱指数图，以分析频率依赖的发射特性。
• 沿视线方向计算最小能量参数，包括宇宙射线能量密度、电子扩散长度、磁场强度、粒子寿命及总辐射功率。
• 将射电轮廓叠加在HI和光学图像上，以评估射电、中性氢与光学结构之间的空间相关性。
• 利用星系距离（16.5 Mpc）和倾角（84°）将角尺度转换为物理距离。

实验结果

研究问题

• RQ1 NGC 3079中的大尺度射电延伸是否与活动星系核的周期性星系核喷流有关？
• RQ2 射电结构与周围HI气体之间存在怎样的运动学与能量学关系？
• RQ3 观测到的射电晕和延伸结构能否通过粒子扩散与最小能量条件来解释？
• RQ4 主轴南端尖端的偏移发射是否表明物质正穿过一个局部星系际介质？
• RQ5 NGC 3079在多大程度上通过喷流正在创造其自身的局部IGM？

主要发现

• 星系两侧各存在一个巨大的射电延伸结构，沿主轴方向最远延伸至11 kpc，且略微偏离星系核射电瓣的方向，暗示其具有星系核起源。
• 一个显著的东部射电环在615 MHz频段最清晰，延伸至距星系盘11 kpc，其空间位置明显偏离星系核瓣的直接延伸方向。
• 一个直径为3.8 kpc的北部环，距主轴的投影距离为7.2 kpc，与一个大尺度HI弧相关联，表明该结构起源于星系盘。
• 一个射电晕在垂直于星系盘的方向上至少延伸4.8 kpc，沿星系主轴分布，表明存在广泛分布的射电发射。
• 主轴南端尖端的射电发射相对于光学轴发生偏移，表明物质可能正在穿过更广范围的IGM，该IGM可能由星系自身喷流形成。
• 粒子寿命估算为10⁸年，表明物质以约~100 km s⁻¹的平均速度运动，可抵达最远达11 kpc的射电结构外缘。