本项目以联合X射线和射电波段观测为基础,研究星系群和星系团中的AGN反馈。AGN反馈是目前最流行的、最主要的星系群和星系团非引力加热能源之一,也是研究结构形成和演化的重要组成部分之一。只通过单一波段观测很难对AGN反馈的复杂过程研究清楚,多波段联合研究已成为一个必经之路。本项目联合X射线波段和射电多频率观测数据,通过建立大样本,采用包括小波方法在内的多种手段探测X射线空洞,结合射电瓣,考察星系群和星系团中AGN活动的普遍性;探讨星系群和星系团中心的气体熵增、X射线空洞和AGN弥散射电辐射三者,在幅度和角分布上的相关性,并结合星系群和星系团冷核的尺度大小、总引力质量、气体质量含量、中心特大质量黑洞的质量等结构特征参量,研究AGN反馈的能量传输方式。
AGN feedback;jets;X-ray;radio;groups and clusters of galaxies
本项目以联合X射线和射电波段观测为基础,研究星系群和星系团中的AGN反馈。 AGN反馈是目前最流行的、最主要的星系群和星系团非引力加热能源之一,也是研究结构形成和演化的重要组成部分之一。 AGN反馈的过程非常复杂,不仅涉及到活动星系核所在小尺度的物理过程,而且与星系、星系群、星系团的气体状态有紧密的关系。联合X 射线和射电波段观测研究AGN反馈,无疑是十分恰当的、有益的、和必须的。这也是2012年8月在北京召开的国际天文联合会星系群星系团宇宙演化分会场的重要共识之一。我们已经建立了一个包含221个星系群星系团的样本,请参考表一。其中我们详细分析了星系群NGC6338和星系团MACSJ0025-1222,具体如下根据Chandra的X射线观测数据,我们发现邻近星系群NGC6338中心100kpc内存在两个X射线亮团块,北团块的南侧边界有一个弓形界面结构,是一个将达到声速的冷锋,即北团块正在以接近声速的速度靠近南团块;而南团块的东北侧边界也有一个界面结构,其是一个亚声速冷锋。因此,NGC6338星系群正处在一个正碰的激烈并合中。NGC6338星系群子团的并合质量比约为5:1。 根据VLA的观测,我们找到了与中心两个X射线空洞对应的射电辐射,还发现延西北和东南方向的类似喷流结构,其在射电、H-alpha线、X射线波段均存在辐射,其方向与已知的AGN活动方向几乎垂直。为了更好的研究星系群和星系团中的AGN反馈,我们详细分析了星系团中射电辐射的来源,一、AGN活动中的喷流和射电瓣,二、星系团并合过程的激波加热产生高能相对论电子,三、还有一个必然的来源,即暗物质粒子湮灭后产生的高能电子和正电子在磁场中运动,产生射电辐射。AGN活动是受中央的特大质量黑洞驱动的,与星系的位置有必然的相关性;星系团并合产生的激波与星系团气体有明显的相关性;而暗物质粒子湮灭产生的射电辐射的位置只与引力势阱中心对应,因为暗物质粒子湮灭的几率与粒子密度的平方成正比。在星系团MACSJ0025-1222中,其X射线气体明显偏离于引力势阱的分布。据此,我们应用GMRT在325MHz和610MHz对星系团观测了12小时,发现在东南子团有主要来自于AGN活动的三个射电源;而在西北子团势阱所在位置有射电辐射存在,且没有1.4GHz的对应体,其很大可能来自于暗物质粒子的湮灭。