[论文解读] The complex intracluster medium of Abell 1569 and its interaction with central radio galaxies

Juhi Tiwari, K. P. Singh|arXiv (Cornell University)|Oct 29, 2021

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 101被引用 4

一句话总结

本研究首次利用钱德拉望远镜数据对阿贝尔1569星系团进行了详细的X射线分析，揭示了两个星系群尺度的亚结构——A1569N和A1569S，每个亚结构中心均存在一个射电星系。在A1569N中，通过机械功率超过辐射损失，识别出由腔体引起的加热现象；在A1569S中，通过密度不连续性和弯曲的WAT射电喷流，提供了弱头碰合并的证据。

ABSTRACT

We present the first in-depth study of X-ray emission from a nearby ($z\sim0.0784$) galaxy cluster Abell 1569 using an archival $Chandra$ observation. A1569 consists of two unbound subclusters $-$ a northern subcluster (A1569N) hosting a double-lobed radio galaxy 1233+169 at its centre, and a southern subcluster (A1569S) harbouring a wide-angle-tailed (WAT) radio source 1233+168. X-ray emission from A1569N and A1569S extends to a radius $r\sim248$ kpc and $r\sim370$ kpc, respectively, indicating that the two gas clumps are group-scale systems. The two subclusters have low X-ray luminosities ($\sim10^{42-43}$ erg s$^{-1}$), average elemental abundances $\sim$1/4 Z$_\odot$, low average temperatures ($\sim2$ keV), and lack large ($r\gtrsim40-50$ kpc) cool cores associated with the intracluster gas. We detect a pair of cavities coincident with the radio lobes of 1233+169 in A1569N. The total mechanical power associated with the cavity pair is an order of magnitude larger than the X-ray radiative loss in the cavity-occupied region, providing corroborating evidence for cavity-induced heating of the intragroup gas in A1569N. A1569S exhibits possible evidence for a small-scale cluster-subcluster merger, as indicated by its high central entropy, and the presence of local gas elongation and a density discontinuity in between the bent radio tails of 1233+168. The discontinuity is indicative of a weak merger shock with Mach Number, $M\sim1.7$. The most plausible geometry for the ongoing interaction is a head-on merger occurring between A1569S and a subcluster falling in from the west along the line bisecting the WAT tails.

研究动机与目标

• 研究邻近星系团阿贝尔1569中星系际介质（ICM）的热力学性质。
• 检查中心射电星系（1233+169和1233+168）与周围高温X射线辐射气体之间的相互作用。
• 确定ICM中的亚结构是否由活动星系核反馈或正在进行的星系团并合驱动。
• 评估通过射电腔体实现的机械加热与并合引起的激波加热在塑造ICM中的作用。
• 利用X射线表面亮度边缘和射电形态，约束并合的几何构型与动力学特征。

提出的方法

• 利用档案中的钱德拉ACIS X射线观测数据，结合高空间和光谱分辨率，绘制X射线表面亮度与温度分布图。
• 对A1569N和A1569S的X射线峰值周围圆形环带的X射线发射进行谱拟合，以推导温度、元素丰度和发射量。
• 结合1.4 GHz甚长基基阵列（VLA）射电数据，识别射电瓣和弯曲尾源（1233+169和1233+168），并将其形态与X射线腔体及不连续性相关联。
• 应用表面亮度边缘检测技术，识别A1569S中的密度突变，解释为并合激波或接触不连续面。
• 利用X射线表面亮度和温度分布拟合结果，通过气泡体积和压力计算射电腔体的机械功率。
• 利用激波跳跃条件中的马赫数关系，从观测到的密度和压力不连续性估算激波强度。

实验结果

研究问题

• RQ1 阿贝尔1569的两个亚结构（A1569N和A1569S）中星系际介质的热力学状态如何？
• RQ2 A1569N中的热气体在多大程度上由射电瓣体提供的机械能加热，这一现象是否由X射线腔体所指示？
• RQ3 A1569S中存在哪些并合的证据？并合激波的几何构型与强度如何？
• RQ4 射电形态（双瓣源与WAT源）与X射线结构及ICM动力学之间有何关系？
• RQ5 A1569S中WAT源1233+168的弯曲是否由并合驱动的ICM流动引起的冲压所致？

主要发现

• A1569N的X射线光度为4.5 ± 0.4 × 10⁴² erg s⁻¹，温度为1.6⁺⁰.³₋₀.³ keV，表明其为低温、低光度的星系群尺度系统。
• A1569S的光度更高（2.31 ± 0.06 × 10⁴³ erg s⁻¹），温度也更高（1.9⁺⁰.²₋₀.¹ keV），范围更广（370 kpc），气体质量更大（2.3⁺¹.⁸₋₁.³ × 10¹² M⊙）。
• 在A1569N中检测到一对X射线腔体，与1233+169的射电瓣体位置一致，总机械功率约为2.1 × 10⁴³ erg s⁻¹，超过局部X射线辐射损失（2.2 ± 0.2 × 10⁴² erg s⁻¹）。
• A1569S中1.01弧分处的表面亮度边缘表明密度跃迁为2.3 ± 0.6，压力下降为2.5⁺².⁴₋₁.²，与弱激波（马赫数~1.7）一致。
• 密度不连续面的取向垂直于1233+168的WAT喷流双尾的角平分线，支持从西方向进入的头碰并合构型。
• 并合诱导的ICM整体流动速度估计为1414 km s⁻¹，与由冲压引起的WAT射电源观测弯曲一致。