[论文解读] The 3CR $Chandra$ extragalactic survey at 1.0$<z<$1.5

C. Stuardi, V. Missaglia+12 more|arXiv (Cornell University)|Jun 28, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 66被引用 8

一句话总结

本论文报告了对16个未被观测的3CR星系外射电源在红移1.0 < z < 1.5范围内的新钱德拉X射线观测，检测到喷流结核、热点、瓣状结构及核周围扩展X射线发射。主要发现包括：在3CR 124的射电瓣状结构中发现X射线对应体，两个热点（3CR 220.2 和 3CR 238）的X射线对应体，以及在3CR 124和3CR 297周围存在45–85 kpc尺度的扩展X射线发射，显著提升了z < 1.5范围内3CR星表的X射线覆盖度。

ABSTRACT

The aim of this paper is to present an analysis of newly acquired X-ray observations of 16 extragalactic radio sources, listed in the Third Cambridge Revised (3CR) catalog, and not previously observed by Chandra. Observations were performed during Chandra Cycle 17, extending X-ray coverage for the 3CR extragalactic catalog up to $z$=1.5. Among the 16 targets, two lie at $z<$0.5 (i.e., 3CR27, at $z$=0.184 and 3CR69, at $z$=0.458), all the remaining 14 have redshifts between 1.0 and 1.5. In the current sample there are three compact steep spectrum (CSS) sources, three quasars and an FRI radio galaxy, while the other nine are FRII radio galaxies. All radio sources have an X-ray counterpart. We measured nuclear X-ray fluxes as well as X-ray emission associated with radio jet knots, hotspots or lobes in three energy bands: soft (0.5-1 keV), medium (1-2 keV) and hard (2-7 keV). We also performed standard X-ray spectral analysis for the four brightest nuclei. We discovered X-ray emission associated with: the radio lobe of 3CR124; a hotspot of the quasar 3CR220.2; another hotspot of the radio galaxy 3CR238; and the jet knot of 3CR297. We also detected extended X-ray emission around the nuclear region of 3CR124 and 3CR297 on scales of several tens of kpc. Finally, we present an update on the X-ray observations performed with Chandra and XMM-Newton on the entire 3CR extragalactic catalog.

研究动机与目标

• 利用钱德拉快照观测将3CR星系外星表的X射线覆盖范围扩展至红移z < 1.5。
• 检测并表征高红移射电源中喷流结核、热点、瓣状结构及核区的X射线发射。
• 研究3CR源大尺度环境中的星系团间或星系群间介质中可能存在的扩展X射线发射。
• 利用钱德拉和XMM-Newton数据更新整个3CR星系外星表的最先进X射线巡天。

提出的方法

• 在钱德拉周期17期间获取了16个未被观测的3CR射电源的快照观测（≤20 ks曝光时间）。
• 在钱德拉X射线数据与来自NVAS和DRAGN的1.4–14.9 GHz射电图像之间进行空间交叉识别，以定位射电结构的X射线对应体。
• 构建三个能量段的流量图：软（0.5–1 keV）、中能（1–2 keV）和硬（2–7 keV），以测量核区和扩展射电结构的X射线流量。
• 对四个最亮的核区进行标准X射线谱分析，采用具有银河系吸收的简单幂律模型进行拟合。
• 使用环形区域的局部背景估计方法检测核区及射电结构周围的扩展X射线发射。
• 汇编了所有钱德拉和XMM-Newton对3CR星系外星表的X射线观测的更新摘要，包括基于文献的数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 高红移3CR射电源（z=1.0–1.5）的X射线发射形态如何？其与瓣状结构、热点和喷流等射电结构有何关联？
• RQ2 在高红移3CR源中，是否存在可探测到的射电瓣状结构、热点和喷流结核的X射线对应体？其流量和谱特性表明了什么？
• RQ3 在3CR源周围是否存在kpc至Mpc尺度的扩展X射线发射，暗示与星系团间或星系群间介质的相互作用？
• RQ4 3CR样本中紧凑陡谱（CSS）源的X射线特性与高红移FR I和FR II射电星系相比有何异同？
• RQ5 目前整个3CR星系外星表的X射线覆盖状况如何？钱德拉快照巡天的完整度如何？

主要发现

• 在3CR 124的射电瓣状结构中检测到X射线发射，显著性水平超过2σ，这是该红移范围内首次发现瓣状结构的X射线对应体。
• 在类星体3CR 220.2和射电星系3CR 238中分别识别出两个热点作为X射线源，均以>2σ显著性检测到。
• 在核区周围发现扩展X射线发射，尺度分别为约85 kpc（3CR 124）和约45 kpc（3CR 297），表明可能与周围热介质发生相互作用。
• 在类星体3CR 297中发现与主射电轴对齐且平行的弥散X射线发射，提示可能存在与喷流相关的X射线结构。
• 对四个最亮核区的X射线谱分析结果与简单幂律模型及银河系吸收一致，表明无显著的本征吸收或复杂谱成分。
• 钱德拉快照巡天现已对所有红移z < 1.5的3CR星系外源提供至少一次探索性X射线观测，完成了该红移范围内星表的X射线覆盖。