[论文解读] The Extended GMRT Radio Halo Survey I: New upper limits on radio halos and mini-halos

Ruta Kale, T. Venturi+6 more|Jun 13, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 90被引用 4

一句话总结

本研究介绍了扩展GMRT射电晕调查（EGRHS），这是一项利用巨型米波射电望远镜在610、325和235 MHz波段对17个星系团进行的系统性射电巡天。研究报告了在RXJ1532.9+3021中发现一个新的微型晕，11个星系团中未检测到大尺度弥散射电发射，以及对射电晕和微型晕的稳健上限值；在67个星系团中，射电晕比例为23±7%，在高X射线亮度星系团中上升至31±11%。

ABSTRACT

A fraction of galaxy clusters host diffuse radio sources called radio halos, radio relics and mini-halos. We present the sample and first results from the Extended GMRT Radio Halo Survey (EGRHS)- an extension of the GMRT Radio Halo Survey (GRHS, Venturi et al. 2007, 2008). It is a systematic radio survey of galaxy clusters selected from the REFLEX and eBCS X-ray catalogs . Analysis of GMRT data at 610/ 235/ 325 MHz on 12 galaxy clusters are presented. We report the detection of a newly discovered mini-halo in the cluster RXJ1532.9+3021 at 610 MHz. A small scale relic (~200 kpc) is suspected in the cluster Z348. We do not detect cluster-scale diffuse emission in 11 clusters. Robust upper limits on the detection of radio halo of size of 1 Mpc are determined. We also present upper limits on the detections of mini-halos in a sub-sample of cool-core clusters. The upper limits for radio halos and mini-halos are plotted in the radio power- X-ray luminosity plane and the correlations are discussed. Diffuse extended emission, not related to the target clusters, but detected as by-products in the sensitive images of two of the cluster fields (A689 and RXJ0439.0+0715) are reported. Based on the information about the presence of radio halos (or upper limits), available on 48 clusters out of the total sample of 67 clusters (EGRHS+GRHS), we find that ~23% of the clusters host radio halos. The radio halo fraction rises to ~31%, when only the clusters with X-ray luminosities >8x10^44 erg/s are considered. Mini-halos are found in ~50 % of cool-core clusters. A qualitative examination of the X-ray images of the clusters with no diffuse radio emission indicates that a majority of these clusters do not show extreme dynamical disturbances and supports the idea that mergers play an important role in the generation of radio halos/relics.

研究动机与目标

• 使用巨型米波射电望远镜（GMRT）在610、325和235 MHz波段，对67个大质量星系团系统性地搜寻弥散射电发射。
• 确定射电晕和微型晕的统计特性与X射线亮度及星系团动力学状态的关系。
• 通过模型注入技术，为未检测到发射的星系团建立射电晕和微型晕存在的稳健上限值。
• 检查射电晕和微型晕的射电功率与X射线亮度之间的相关性。
• 识别并表征在高灵敏度图像中作为副产品检测到的延伸的、非星系团相关的射电发射。

提出的方法

• 利用GMRT对REFLEX和eBCS X射线星表中的17个星系团在610 MHz、325 MHz和235 MHz波段进行深度多频射电观测。
• 在610 MHz波段达到45–80 μJy beam⁻¹的均方根噪声水平，在325 MHz波段为0.25–0.40 mJy beam⁻¹，在235 MHz波段为0.55–1.8 mJy beam⁻¹。
• 采用模型注入技术，为未检测到发射的星系团推导出射电晕和微型晕通量密度的坚实上限值。
• 通过分析X射线图像和动力学指标（如中心熵、冷却时间、亮度比）将星系团分类为宁静或扰动状态。
• 在射电功率–X射线亮度平面绘制上限值，以评估相关性并与现有标度关系进行比较。
• 在两个星系团场（A689和RXJ0439.0+0715）中识别并报告了延伸的、非星系团相关的射电发射（如来自盘星系和射电瓣的发射）。

实验结果

研究问题

• RQ1 在大质量星系团的统计完整样本中，射电晕和微型晕的出现率是多少？
• RQ2 射电晕和微型晕通量密度的上限值如何与X射线亮度和星系团动力学状态相关？
• RQ3 在高X射线亮度与低X射线亮度星系团中，射电晕的比例分别是多少？
• RQ4 在冷核星系团中，微型晕的射电功率与X射线亮度之间是否存在可检测的相关性？
• RQ5 在高灵敏度GMRT图像中检测到的非星系团相关弥散射电发射具有何种意义？

主要发现

• 在610 MHz波段于星系团RXJ1532.9+3021中检测到一个新的微型晕，证实其存在于一个宁静的冷核系统中。
• 在11个星系团中未检测到大尺度弥散射电发射；对其中10个星系团建立了1 Mpc尺度射电晕的稳健上限值。
• 在EGRHS+GRHS样本的67个星系团中，射电晕比例为23±7%，在X射线亮度>8×10⁴⁴ erg s⁻¹的星系团中上升至31±11%。
• 对5个冷核星系团获得了微型晕检测的上限值，冷核子样本中微型晕比例约为50%。
• 射电晕的上限值通常比基于P₁.₄GHz–Lₓ相关性的预期射电功率低3至20倍，表明其检测率较低。
• 在两个场中检测到延伸的、非星系团相关的射电发射：一个盘星系（NGC 1633）和RXJ0439.0+0715中可能的射电瓣，以及A689中复杂的射电源混合体。