[论文解读] Inverse Compton X-rays from strong FRII radio-galaxies

G. Brunetti, Gianluca Setti+1 more|ArXiv.org|Apr 16, 1997

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用 8

一句话总结

本文提出，FRII射电星系瓣中相对论性电子对类星体和宇宙微波背景（CMB）光子的逆康普顿（IC）散射，产生了其软X射线辐射。通过结合类星体辐射和CMB的IC散射模型，作者表明，六种高红移FRII源中的五种（3C 277.2、280、294、356、368）的X射线谱和光度均得到良好解释，唯独3C 324的辐射可能受到星系团发射的污染。

ABSTRACT

In the framework of the quasar-radio galaxies unification the radio emitting lobes of FRII radio galaxies are pervaded by an intense quasar radiation field.Inverse Compton (IC) scattering between the relativistic electrons and the IR-optical photons from a hidden quasar may provide an important contribution to the X-ray emission of these radio galaxies. The soft X-ray emission properties of six strong, high redshift FRIIs (3C 277.2, 280, 294, 324, 356, 368) are compared with our model expectations,taking into account also the contribution from the IC-scattering of the CMB photons with the radio electrons. We find that the soft X-ray luminosities and spectra of five out six sources can be satisfactorily explained by our model with the exception of 3C 324 whose X-ray emission is probably dwarfed by that of the galaxies'cluster of which this sources is a member. One important effect is the prediction that the observed X-ray emission associated with the two radio lobes would be asymmetric if the radio axis is inclined with respect to the plane of the sky, the far-away lobe being the more luminous.The ratio between the X-ray luminosities of the two lobes is derived for several values of the inclination of the radio axis.However, the predicted angular sizes of these distant radio galaxies are small and difficult to be resolved with present X-ray facilities.

研究动机与目标

• 研究逆康普顿（IC）散射对强FRII射电星系中软X射线辐射的贡献。
• 检验隐藏类星体产生的强辐射场是否能将光子上散射至X射线能量。
• 评估宇宙微波背景（CMB）作为这些源中IC辐射种子光子场的作用。
• 确定由于相对论性束状效应和源倾角，两个瓣的X射线辐射是否不对称。
• 评估当前X射线望远镜对预测X射线瓣的可探测性。

提出的方法

• 使用类星体辐射和CMB光子作为种子场，建模FRII射电瓣中相对论性电子的逆康普顿X射线辐射。
• 从相对论性电子的能量分布和类星体及CMB场的光子密度，计算IC发射率。
• 将预测的X射线谱和光度与六种高红移FRII源的观测软X射线数据进行比较。
• 考虑源倾角对两个瓣观测X射线光度比的影响。
• 估算X射线瓣的角大小，以评估其在当前X射线设备下的可分辨性。
• 利用观测的X射线通量和谱形，约束瓣中电子能量分布和磁场强度。

实验结果

研究问题

• RQ1 类星体辐射的逆康普顿散射能否解释FRII射电星系中观测到的软X射线辐射？
• RQ2 宇宙微波背景（CMB）在这些源的逆康普顿X射线辐射中贡献有多大？
• RQ3 由于相对论性束状效应和源倾角，两个射电瓣的X射线辐射不对称程度如何？
• RQ4 为何3C 324的X射线辐射无法被IC模型良好解释，是否存在其他解释？
• RQ5 考虑到其角大小，当前X射线望远镜能否分辨FRII射电星系预测的X射线瓣？

主要发现

• 六种高红移FRII射电星系中的五种（3C 277.2、280、294、356、368）的软X射线辐射，可通过类星体辐射和CMB光子的逆康普顿散射良好解释。
• 该模型的X射线光度和谱形与这五种源的观测数据一致，表明电子能量分布和磁场强度一致。
• 预测的两个瓣之间X射线光度比强烈依赖于射电轴的倾角，由于相对论性束状效应，较远瓣更亮。
• X射线瓣的角大小预测为极小（亚角秒级），使得当前X射线设备难以分辨。
• 3C 324的X射线辐射与IC模型不一致，表明其可能受到宿主星系团发射的污染。
• 该模型在类星体与射电星系统一框架下，成功解释了FRII射电星系的软X射线特性。