[论文解读] X-ray emission from GPS/CSS sources

Aneta Siemiginowska, Thomas L. Aldcroft+4 more|ArXiv.org|Jun 13, 2003

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 13被引用 8

一句话总结

本研究首次通过钱德拉X射线天文台探测到两个GPS类星体PKS 1127-145和B2 0738+393中延伸的X射线喷流，喷流从核区向外延伸达330 h₅₀⁻¹ kpc。研究结果表明，相对论性喷流的X射线辐射可在大距离处持续存在，其中10个源中有6个表现出固有吸收，暗示喷流可能受到约束且活动具有间歇性。

ABSTRACT

The high spatial resolution of the Chandra X-ray Observatory allows us to study the environment of GPS/CSS sources to within an arcsec of the strong compact core. We present the discovery of X-ray jets in two GPS quasars, PKS1127-145 and B2 0738+393, indicating that X-ray emission associated with the relativistic plasma is present at large distances from the GPS nucleus. We also discuss first results from Chandra observations of our GPS/CSS sample. We find that 6 out of 10 sources show intrinsic absorption at a level which may be sufficient to confine the GPS source.

研究动机与目标

• 利用钱德拉望远镜的高空间分辨率，对GPS/CSS源开展首次系统性X射线研究。
• 探究GPS/CSS源中X射线辐射的起源，判断其是否与相对论性喷流或周围环境相关。
• 评估是否存在固有吸收，以及该吸收是否可能约束这些紧凑源中的射电辐射等离子体。
• 通过探测X射线结构和辐射机制，探索GPS/CSS源与大尺度射电星系之间的演化联系。

提出的方法

• 对10个GPS/CSS源进行了深度钱德拉ACIS-S观测，非检测源的曝光时间为5 ksec，用于估算X射线流量。
• 使用CIAO 2.2软件分析X射线数据，提取源流量、谱指数和吸收柱密度。
• 采用吸收幂律模型模拟X射线发射：F(E) = A × E⁻ᵞ × exp[−N_Hσ(E) − N_H^{z_abs}σ(E(1+z))]，吸收截面采用Morrison & McCammon (1983)和Wilms et al. (2000)的结果。
• 将X射线喷流形态与VLA射电图进行比较，识别X射线与射电结构之间的空间相关性。
• 利用X射线光度和吸收柱密度估算吸收介质中的电子密度，并评估其约束潜力。
• 评估喷流辐射模型，排除热辐射、同步辐射和自反向散射（SSC）机制，支持宇宙微波背景光子的逆康普顿散射（EIC/CMB）机制。

实验结果

研究问题

• RQ1 GPS类星体是否拥有延伸的X射线喷流，可追踪远离核区的相对论性等离子体？
• RQ2 GPS源中的X射线辐射是否与相对论性电子对宇宙微波背景光子的逆康普顿散射一致？
• RQ3 GPS/CSS源中是否存在足够强的固有吸收以约束射电辐射等离子体？
• RQ4 X射线观测能否区分GPS源中连续喷流活动与间歇性活动？
• RQ5 GPS源中X射线与射电结构是否对齐，表明其辐射具有共同起源？

主要发现

• 在两个GPS类星体——PKS 1127-145和B2 0738+393中探测到X射线喷流，从核区向外延伸达约330 h₅₀⁻¹ kpc。
• PKS 1127-145的X射线喷流延伸约30角秒（红移z=1.187时对应330 h₅₀⁻¹ kpc），结核与核心的强度比约为1:450。
• 在B2 0738+393中，X射线喷流从核心延伸约35角秒，热点相对于核心的强度比约为1:200。
• 在B2 0738+393的南侧瓣中，X射线发射与射电发射相关，但未在北侧瓣探测到X射线发射（3σ上限：2×10⁻⁹ photons cm⁻² s⁻¹ pix⁻¹）。
• 在观测的10个GPS/CSS源中，有6个表现出固有吸收柱密度N_H > 10²¹ cm⁻²，暗示电子密度为0.03–0.3 cm⁻³，与约束模型一致。
• X射线喷流辐射最合理的解释是宇宙微波背景光子的逆康普顿散射（EIC/CMB），排除了热辐射、同步辐射和SSC辐射机制。