Quasi-hydrostatic intracluster gas under radiative cooling
研究了团内气体的准静水冷却。在准流体静力学模型中,在热平衡中考虑重力对dP \neq 0的流入气体所做的功,其中P是气体压力。气体从外部流入,以补偿进行辐射冷却的气体的压力损失,但质量流是如此温和和平滑,气体被认为是准流体静力学的。冷却气体的温度朝向团簇中心降低,但是,与dP = 0的冷却流不同,冷却气体的温度接近非冷却环境气体温度的1/3的恒定温度\sim。这并不意味着引力功抵消了辐射冷却,而是意味着如果气体保持准流体静力学平衡,冷却气体的温度似乎会接近星系团中心的恒定值。讨论了准静压冷却中的质量流,并与标准等压冷却流模型进行了比较。我们还讨论了\dot{M}的标准冷却流模型的含义。
2004-04-10 astro-ph
AGN-driven convection in galaxy-cluster plasmas
本文描述了活动星系核如何通过驱动团内介质对流来加热星系团等离子体。提出了一个中心超大质量黑洞以Bondi速率吸积团内等离子体并为射电源供能的模型。中心射电源产生宇宙射线,它们混合到热等离子体中。宇宙线的光度与质量吸积速率成正比。宇宙射线压力梯度驱动对流,导致等离子体加热。假设等离子体加热平衡辐射冷却。等离子体的加热速率是自我调节的,因为邦迪吸积速率是星系团中心附近比熵的递减函数;如果加热超过冷却,那么中心熵增加,邦迪速率和宇宙射线光度降低,对流加热速率降低。这篇论文的重点是星团内磁场的作用,它通过使热量和宇宙射线主要沿着磁场线扩散来影响对流。本文导出了热等离子体/宇宙线流体中对流的一个新的稳定性判据,并利用非局部两流体混合长度理论得到了对流团簇中流体平均性质的方程。模型方程的数值解与观测值相当吻合,无需微调模型参数。
2005-06-04 astro-ph
Convection and AGN Feedback in Clusters of Galaxies
大量研究表明,由于各向异性热传导和宇宙射线的影响,团内介质的对流稳定性判据与Schwarzchild判据有很大的不同。在这些研究的基础上,我们开发了一个模型的ICM中,中央活动星系核(AGN)吸积热的团内等离子体在邦迪率,并产生宇宙射线,导致ICM成为对流不稳定。由此产生的对流加热团内等离子体,并调节其温度和密度分布。通过调整模型中的一个参数(宇宙射线加速区域的大小),我们能够在8个星团的样本中实现与观测到的密度和温度分布的良好匹配。我们的研究结果表明,对流是一个重要的过程在集群的核心。我们的解决方案的一个有趣的特点是,冷却速率更急剧的峰值比对流加热速率的集群中心。因此,在我们的样本中的几个集群中,一个紧凑的冷却流出现在中心区域的大小R,通常是几个kpc。冷却流在较小半径处与邦迪流匹配。邦迪流中的质量增长率等于质量通过冷却流流入的速率,并受其控制。我们的解表明活动星系核通过控制R来调节这些星系团的质量吸积率:如果活动星系核功率上升到平衡水平以上,R减小,质量吸积率下降,活动星系核功率下降回到平衡水平。
2007-08-20 astro-ph
Heated Intracluster Gas and Radio Connections: the Singular case of MKW3s
类似于以前被归类为冷却流系统的其他星系团,钱德拉对MKW 3的观测表明,该天体具有复杂的X射线结构,同时拥有X射线腔和X射线灯丝。然而,与其他星系团不同的是,MKW 3核心的温度图显示,在任何半径处,都存在着被加热到高于径向平均气体温度的扩展气体区域。由于该星系团没有显示出正在进行的主要合并的证据,Mazzotta等人认为加热的气体和活动星系核中心的活动之间存在联系。然而,由于缺乏高质量的无线电地图,这种解释是有争议的。本文介绍了在1.28GHz和604MHz的GMRT上获得的两个新的MKW 3射电观测结果。结合Chandra观测和Young在327 MHz的VLA观测,我们给出了加热气体区与活动星系核活动之间密切联系的明确证据,并简要总结了可能的影响。
2004-11-25 astro-ph
AGN self-regulation in cooling flow clusters
我们使用三维高分辨率的自适应网格细化模拟来研究活动星系核喷流的机械反馈是否可以阻止星系团中的大规模冷却流,并引起自我调节的吸积循环。我们从一个3 × 10^9 MSun的黑洞开始,它位于一个球形晕的中心,质量相当于室女星系团。最初,所有的重子都在热的团内介质中,在暗物质的引力势内处于流体静力平衡。黑洞以邦迪速率吸积周围的气体,一部分吸积功率通过产生喷流机械地返回到团内介质中。最初缓慢的吸积(约0.0002MSun/yr),随着气体在暗物质的势能下冷却和凝结,变得灾难性。因此,它不能防止集群中心的冷却灾难。然而,在这个快速阶段之后,吸积速率达到约0.2MSun/yr的峰值,由喷流膨胀的空腔变得高度湍流。被冲击加热的气体与团内介质的其余部分的湍流混合迅速结束了这个短暂的快速增长阶段。在下降了近两个数量级后,黑洞的吸积速率稳定在约0.006 MSun/yr,数十亿年来没有显著变化,表明已经达到了自我调节的稳定状态。这个吸积率对应于黑洞质量在宇宙年龄上的可忽略不计的增加,但足以在星系团核心创造准平衡态。
2006-11-29 astro-ph
Feedback in AGN heating of galaxy clusters
活动星系核加热团内介质(ICM)模型面临的挑战之一是活动星系核的机械光度如何与ICM的辐射损失相协调。在这里,我们实现了一个简单的一维模型的反馈机制,链接的活动星系核的吸积率的光度。我们演示了这个简单的反馈机制如何导致一个广泛的参数范围的准稳态。此外,在这个反馈模型中,我们研究了热传导的影响,发现它的相对重要性强烈依赖于集群质量。
2004-05-21 astro-ph
The Regulation of Cooling and Star Formation in Luminous Galaxies by AGN Feedback and the Cooling-Time/Entropy Threshold for the Onset of Star Formation
利用宽波段光学成像和Chandra X射线数据,对46个团中央优势星系(CDG)的恒星形成、团内介质(ICM)和中央活动星系核(AGN)之间的关系进行了研究。我们发现,当热大气的中心冷却时间低于~ 5 × 10^8年,或者说当中心熵低于~ 30 keV·cm ^2时,恒星形成的起始点会出现一个非常明显的临界点。除了这个标准之外,在冷却流中的恒星形成似乎还需要X射线和星系的质心位于彼此的20 kpc以内,并且喷流(腔)功率小于X射线冷却光度。这三个标准,再加上我们样本中的冷却时间与活动星系核爆发(空腔)年龄的高比率,直接将CDG中恒星形成和活动星系核活动的存在与团内等离子体的冷却不稳定性联系起来。我们的研究结果提供了令人信服的证据,AGN反馈到热ICM在很大程度上负责调节冷却和恒星形成的核心集群,导致显着增长的超大质量黑洞在CDG在晚些时候。
2008-06-11 astro-ph
Core Structure of Intracluster Gas: Effects of Radiative Cooling on Core Sizes
利用流体力学程序研究了辐射冷却的团内气体的核结构。我们计算了初始核心半径为160- 300 kpc的模型星系团到初始中心冷却时间的演化,并利用观测研究中所做的双β模型分析了由此产生的星系团。发现这样得到的核尺寸分布显示出两个峰\sim 30- 100 kpc和\sim 100- 300 kpc,并且勉强可以重现观察到的分布,该分布在\sim 50 kpc和\sim 200 kpc附近显示出两个明显的峰。这一结果可能表明,辐射冷却起源于小的核心,而冷却是在集群的大核心还微不足道。应该指出的是,小核心峰是由在初始中心冷却时间过去之前仍然保持准流体静力平衡的星系团再现的。
2006-04-10 astro-ph
An Entropy Threshold for Strong H-alpha and Radio Emission in the Cores of Galaxy Clusters
我们的钱德拉X射线天文台对222个星系团样本中的团内熵的档案研究表明,当星系团的核心气体熵< 30 keV cm ^2时,来自最亮星系团的H-α和射电发射要明显得多。低于这个阈值的H-α发射的普遍性表明,它标志着在核心中可以容纳多相气体和恒星形成的星团与不能容纳多相气体和恒星形成的星团之间的二分法。强的中心射电辐射也出现在这个边界以下的事实表明,当团内介质开始凝聚时,活动星系核反馈就会开启,加强了活动星系核反馈作为限制宇宙中最明亮星系中恒星形成的机制的情况。
2008-06-02 astro-ph
AGN effect on cooling flow dynamics
我们利用三维AMR流体动力学模拟分析了活动星系核喷流对冷却流团的反馈。我们研究了喷流与团簇内介质的相互作用以及团簇等离子体中低X射线发射腔(气泡)的产生。由射流输入到系统中的能量的分布以其不同的形式被量化,即内部的,动力学的和潜在的。我们发现,与气泡相关的能量(pV + gamma pV/(gamma-1)),占不到10%的射流能量。
2007-07-11 astro-ph
The influence of radio-galaxy activity on X-ray absorption lines from the intracluster medium
我们提出了一个调查的X射线吸收功能的流体动力学模拟预测的射电星系与其宿主星系团的团内介质(ICM)的相互作用。我们展示了这些吸收线可以作为一个新的诊断的射电星系/ICM的相互作用。ROSAT、CHANNEL和XMM-NEWTON在许多系统中都观测到了这种相互作用,了解它们对活动星系核反馈和星系形成具有重要意义。从流体动力学模拟的Reynolds,Heinz和Begelman,我们计算的高度电离的铁和氧线的属性(在吸收对中央活动星系核; AGN),预测线的形状,等效宽度,列密度和速度的变化。喷流对吸收谱线的主要影响是使谱线强度从静止ICM的谱线强度降低,并在谱线轮廓中引入一些速度结构。我们调查这些功能是否是目前以及未来的高分辨率X射线光谱仪检测。我们的结论是,CHANNEL透射光栅有足够的灵敏度来检测这些功能具有很高的意义,当然不会允许通过吸收签名的相互作用的动力学研究。另一方面,CONSTELLATION-X将允许推导出出色的约束。我们也可以使用这个分析来评估的想法,射电星系引起的ICM流出引起的共振氧X射线吸收线已被要求作为证据的温暖,热的星系际介质(WHIM)。我们发现,这些分离的,高速氧气吸收线不能导致无线电星系/ICM的相互作用,从而加强WHIM的解释。
2006-03-28 astro-ph
Convection in galaxy-cluster plasmas driven by active galactic nuclei and cosmic-ray buoyancy
湍流加热在星系团等离子体中可能起着重要的作用,但是如果湍流加热要在准稳态中平衡辐射冷却,则必须有某种机制将湍流速度设置为所需的值。本文探讨了星系团中心活动星系核的一种可能的调节机制。一个稳态模型的集群内介质中,辐射冷却是平衡的湍流加热和热传导的组合。湍流是由中央射电源产生的宇宙射线的浮力驱动的对流产生的。宇宙射线的亮度是由星系团内的等离子体吸积到中心的黑洞上而产生的。该模型做出了一个相当极端的假设,即宇宙射线和热等离子体是完全混合的。虽然在模型解中团内介质在团中心附近是对流不稳定的,但由于宇宙射线对稳定性判据的修正,热等离子体的比熵仍然向外增加。该模型提供了一个自洽的计算湍流速度作为位置的函数,但未能再现陡峭的中心密度分布观察到的集群。主要的困难是,为了使完全混合的团内介质变得对流不稳定,宇宙射线压力必须变得与对流区域内的热压相当或更大。大的宇宙射线压力梯度则提供了大部分的支持,以对抗重力,降低了星系团中心附近的热压梯度,并降低了中心等离子体密度梯度。一个更现实的活动星系核反馈模型,其中相对论和热等离子体只是部分混合的团内湍流可能会有更大的成功。
2004-12-20 astro-ph
Abundance profiles in cooling-core clusters: a fossil record of past AGN-driven convection?
团内等离子体铁丰度的中心峰值是冷却核心星系团的共同特征。这些丰度峰值比产生过量铁的中央最亮星系团(BCG)的恒星具有更宽的轮廓,表明富含金属的等离子体通过某些过程(如湍流扩散)被输送出BCG。与此同时,冷却核心星系团很可能通过喷流、宇宙射线泡和对流被中央活动星系核(AGN)加热。最近的AGN-driven对流模型的Reichran和Rasera预测的湍流速度分布在一个稳定状态的集群中,辐射冷却平衡加热从AGN-driven对流和热传导的组合。我们使用的速度分布作为输入到一个平流/扩散模型中的金属在集群内介质中的运输,采取铁被注入的BCG。我们比较了我们的模型的结果,XMM和钱德拉八个集群的观测。假设一个恒定的湍流水平在一个集群的生命周期,在模型中的湍流速度可以解释所观察到的丰度分布在八个集群中只有五个。然而,我们继续发展一个解析拟合的湍流速度剖面作为AGN功率的函数。然后,我们推导出每个集群的平均AGN功率(在过去的10 Gyr)所需的丰度配置文件相匹配。所需的平均值在10^43和2.10^44 erg/s之间,而目前活动星系核的功率范围要大得多,从6.10^41 erg/s(室女座)到2.10^44 erg/s(长蛇座A)。我们的研究结果表明,活动星系核驱动的对流可以解释所观察到的丰度分布,如果活动星系核的功率在一个集群的寿命之间的室女座和Hydra-A-like值,平均值在上述…
2008-09-01 astro-ph
The multi-phase nature of three intracluster media
在提出的解释星系团漫射极紫外和软X射线辐射新成分的模型中,(首先在处女座发现)是两个关键的竞争者:非热情景假设相对论电子群与宇宙微波背景发生逆康普顿(IC)相互作用,以及最初的推测,即辐射来自温度为$\sim$ 10 $^{5-6}$ K的热暖气体。目前,一个共识的宇宙学参数的限制值有利于热气体的解释。我们还认为,基于压力平衡内的集群介质(ICM),非热的方法有巨大的困难。在这里,我们描述了一个空间分析的软X射线过量发射的三个集群(处女座,A2199和后发座),使用档案ROSAT/PSPC数据,揭示了解决功能的冷团内云的吸收传播在广阔的距离。在样品中,有很好的迹象表明,软过量径向趋势(SERT,这在定性上意味着随着集群半径的软成分的重要性不断上升)是由于冷物质的中心峰值分布,昏迷的影响最小,没有直接的证据吸收。这些数据强烈表明,混合ICM包含气体质量在很宽的温度范围内,和软过剩是由于一个温暖的中间相。
2000-01-08 astro-ph
Sound waves in the intracluster medium of the Centaurus cluster
我们报告的波纹状的X射线表面亮度振荡的发现在半人马座星系团的核心,发现与200 KS的钱德拉观测。这些特征是表面亮度的3%至5%变化,波长约为9千秒差距。如果像英仙座星系团那样,这些是由中心射电泡的重复膨胀产生的声波,那么它们在半径为30千秒差距的情况下代表着大约5 × 10^42 erg/s的球形声波功率。波的周期为10^7年。如果它们的能量在星系团的核心被耗散,那么它将平衡大部分由X射线发射产生的辐射冷却,在内部30千秒差距内大约为1.3x10^43 erg/s。声波的功率将是中心射电泡的加热功率的四分之一,这意味着能量被有效地转换为声波。
2008-08-18 astro-ph
Non-thermal intracluster medium: a simultaneous interpretation of the central soft X-ray excess and WMAP's detection of reduced Sunyaev-Zel'dovich Effect
WMAP在几个丰富星系团的大样本中以低得多的水平检测到Sunyaev-Zel'dovich效应,这可以用传统物理学来解释。有人认为,在某些星系团中发现的中央软X射线和极紫外线过剩不可能是热源,这是由于气体快速冷却和O VII线的持续未检测到的问题,但可能是由于星系团内相对论电子和宇宙微波背景之间的逆康普顿散射。事实上,最近XMM对Coma和Abell 3112软X射线的观测同样符合幂律或热力学维里化气体。因此,丢失的Sunyaev-Zel'dovich通量可能部分是由于高估了散射CMB的维里化电子的中心密度。在几个$μ$ G强度的团内磁场中的同步辐射是造成显著的额外电子能量损失的原因。相对论粒子和磁场能量密度之间的均分是一种现实的可能性。GHz辐射数据从后发座星系团晕产生的信息的高能量陡峭的集群相对论电子光谱。还考虑了高能宇宙线电子和伴随宇宙线质子通量的γ射线发射在WMAP通带中的团簇微波发射。高能电子可能起源于活动星系核喷注,然后通过阿尔芬波扫过分布在星系团内,并伴随{ \it in situ}费米加速。
2010-07-05 astro-ph
Gravo-thermodynamics of the Intracluster Medium: negative heat capacity and dilation of cooling time scales
引力束缚的气态团内介质(ICM)冷却的时间尺度不仅仅由辐射过程决定。如果ICM在暗物质晕的固定引力场中处于准流体静力学平衡,那么由气体的引力势能引起的能量损失也应该考虑在内。这种“引力加热”已经知道了一段时间,使用显式解的运动方程。在这里,我们通过将维里定理应用于在外部引力场中处于准流体静力平衡的气体,忽略气体的引力,重新审视这种效应。对于一个标准的NFW形式的晕配置文件和有限的气体密度,气体温度的总能量的变化的响应显着延迟。在晕的尺度半径($\rs$)内,有效冷却时间可以延长一个数量级以上。气体位于两倍于刻度半径的距离处,具有负热容,使得温度由于能量损失而升高。虽然外部加热(例如活动星系核活动)仍然需要解释缺乏冷ICM中心附近,这里的分析可能会规避加热的需要在更远的地区,有效的冷却时间可以延长,成为大于集群年龄,也解释了温度的增加,半径在这些地区。
2008-09-29 astro-ph
Simulations of Metal Enrichment in Galaxy Clusters by AGN Outflows
我们评估活动星系核外流对星系团中团内介质(ICM)金属富集的重要性。我们使用相结合的N体和流体动力学模拟,随着半数值星系形成和演化模型。使用基于观测的假设,我们将活动星系核活动引发的富金属气体外流归因于我们模型星系的某一部分。气体被添加到ICM模型中,其中金属丰度分布的演变通过流体动力学模拟来计算。对于描述星系团活动星系核含量及其外流性质的参数,我们使用观测上最有利的值。我们发现活动星系核有可能对ICM的金属含量做出重要贡献,甚至可以解释ICM的完整丰度,核心区域的金属丰度通常为~ 0.5Zsun。此外,根据观察,金属最终分布不均匀。
2006-11-02 astro-ph
Searching for AGN-driven Shocks in Galaxy Clusters
冲击波和爆炸波预计将被驱动到充满星系群和星系团的星系团内的活动星系核或类星体的强大爆发;冲击波前沿的第一个足迹已经被初步追踪到X射线成像。我们展示了冲击波后爆炸中的超压如何证明这种情况,并提供了核活动的具体标志:它的强度,它的当前阶段,以及它的主要输出的性质。我们建议检测这些标记的目的压力探头构成的解决Sunyaev-Zel'dovich效应。我们计算和讨论的结果,预计在附近和遥远的来源在不同阶段的活动。
2006-07-03 astro-ph
Interaction of Radio Lobes with the Hot Intracluster Medium: Driving Convective Outflow in Hydra A
长蛇座A的射电瓣位于一个空洞内,周围环绕着一个增强的X射线辐射的边缘。虽然明亮的边缘看起来比周围的气体更冷,但现有的钱德拉数据并不排除边缘是由弱激波产生的可能性。温度图显示冷气体沿着长蛇座A的射电轴向外延伸。射电源的年龄和射电波瓣的均分压力反对冲击,与英仙座星团中类似结构的比较也表明边缘是冷的。我们表明,冷亮边不可能是激波诱导冷却的结果,也不可能是激波中的磁场作用的结果。低熵(冷)气体最可能的来源是上升空腔的夹带。这就需要一些方法来将空腔上的浮力传递给周围的气体。如果法拉第屏主要在这个明亮的边缘,那么在九头蛇A中产生法拉第旋转所需的磁场具有适当的特性。在长蛇座A中,由于上升的空洞而产生的质量外流可能足以平衡冷却驱动的流入,从而防止低熵气体在星团核心中的积累。
2001-10-24 astro-ph
Impact of AGNs on the Surrounding Medium
射电星系的时间平均和整体平均机械能输出可能大到足以抵消从星系团的X射线观测中推断出的大部分冷却。但是,这种加热实际上抵消了冷却,减少了冷却流或完全淬灭了它们吗?我认为,射电星系的能量注入可能是重要的,即使在集群中,没有活跃的来源是目前,由于可能的不稳定的喷流。如果射电星系注入的能量在没有过度混合的情况下通过星系团内介质,它可以稳定X射线发射的原子冷却。
2002-07-30 astro-ph
The balance between shocks and AGN photoionization in radio sources and its relation to the radio size
我们分析了大量河外射电源(类星体和射电星系)的紫外和光学发射线比,结合AGN光电离和冲击模型的帮助下。结果强烈表明,这两种电离机制经常共存。通过改变激波和活动星系核光电离之间的平衡而得到的模型序列解释了我们所考虑的12个线比图中的大部分发射线数据。在涉及[OIII]5007/H β、[OI]6300/H α、[NII]6584/H α和[SII] 6716,6731的常用图中,改变冲击-光电离平衡的效果模拟了传统光电离序列中电离参数(U)的变化。在大多数剩余的图表中,例如[OI]6300/[OIII]5007与[OIII]4363/[OIII]5007,[OIII]5007/H对[OIII]4363/[OIII]5007和CIII]1909/[CII]2326对CIV 1549/[CII] 2326,只有当光电离和冲击都对线通量有贡献时,数据才能被解释。激波和活动星系核光电离的共存也为NV 1240/HeII 1640与NV 1240/CIV 1549图中最极端的天体提供了一个解释,而不需要很大程度上的超太阳金属丰度。此外,我们还发现射电星系中[OII]3727/[OIII]5007比值与射电大小之间存在着一定的关系。这有力地支持了这样一个假设,即最紧凑(< 2kpc)和最大(> 150 kpc)的源主要由光电离控制,而中等大小的射电星系主要由激波控制。我们简要地讨论了激波电离平衡…
2002-01-09 astro-ph
A High Resolution Picture of the Intracluster Gas
钱德拉大大提高了我们对团内气体过程的认识。在合并的星系团中发现了非常有规律的“冷锋”或接触不连续性,这表明运动气体之间边界处的气体动力学不稳定性往往受到抑制,这很可能是由特殊结构的磁场造成的。冷锋并不局限于合并-钱德拉在超过2/3的冷却流集群的核心中观察到它们,在那里它们通常将冷却的中心和较热的环境气体相分开。因此,星系团中低熵中心气体的自然状态似乎是在中心势阱中以亚音速晃动,这有几个有趣的含义。没有达到流体静力平衡,流体静力总质量估计在小半径(r<100 kpc)下无效。由晃动气体耗散的动能可足以补偿辐射冷却。由于最近没有合并,这种晃动的原因尚不清楚。这可能与活动星系核中心产生的机械能有关,钱德拉在大部分冷却流团中也观察到了这一证据(气泡)。穿过冷锋的热传导被完全抑制。在大部分气体中,它相对于经典值减少了约10倍或更多,如合并温度图所示。在几次合并中观测到了气体温度图和射电晕图之间的空间相关性,这可能为相对论粒子加速机制提供线索。
2002-08-09 astro-ph
A Global Stability Analysis of Clusters of Galaxies with Conduction and AGN Feedback Heating
我们研究了一系列星系团的稳态模型,其中热的团内气体被有效地加热的活动星系核(AGN)的反馈和热传导,并在其中的质量吸积率大大降低相比,由标准的冷却流模型预测。我们进行了一个全球拉格朗日稳定性分析。我们第一次证明了活动星系核的反馈机制可以抑制冷核团簇的全局径向不稳定性,只要反馈效率超过一个临界下限。此外,我们的分析自然表明,集群可以以两种不同的形式存在。整体稳定的星系团可能有:1)由活动星系核反馈和传导稳定的冷核心,或2)主要由传导稳定的非冷核心。中间的中心温度通常会导致全局不稳定的解决方案。这种双峰性与最近观察到的温度分布的平坦性和活动星系核活动之间的关系(Dunn & Fabian 2008)以及Raffeirs等人(2008)的观察结果一致,即较短的中心冷却时间往往对应于显着年轻的活动星系核X射线空腔。
2008-08-07 astro-ph
The properties of the X-ray holes in the intracluster medium of the Perseus cluster
高分辨率X射线和低频无线电成像现在允许我们详细检查射电源3C 84和周围热气体的相互作用和物理特性。与射电瓣一致的内X射线孔的辐射和动力学性质表明,能量因子k与填充因子f的比值在180<k/f<500的范围内。我们将k定义为粒子总能量与在10 MHz基准频率以上辐射的电子能量之比。相对论性等离子体和磁场不是均分的,因为磁场必须比压力平衡所需的低4倍或更多。低频射电图中意想不到的陡峭频谱突刺指向外部的X射线洞,它们是可能漂浮的旧射电瓣。有证据表明,内叶目前正在亚音速膨胀,但由于浮力而没有脱离,并且同步加速器冷却时间必须超过黑洞的年龄,这使我们能够将原子核的喷流功率限制在10^44和10^45 ergps之间,这取决于相对论等离子体的填充因子。
2001-11-21 astro-ph
Interaction of the AGN and X-ray Emitting Gas
防止冷却气体在冷却流中沉积的过程必须依赖于反馈,以便在短冷却时间内保持气体,同时防止大部分气体冷却到低温。反馈机制的主要候选者是由一个活动星系核(AGN)吸积冷却和冷却气体。尽管这个模型有一些困难,但在冷却流中中心射电源的高发生率和射电波瓣腔的普遍发生,一起支持了这一观点。团内气体到活动星系核上的邦迪吸积速率仅通过其特定熵而取决于气体的性质,并且直接受加热和冷却之间的竞争控制。这为反馈过程提供了一个可行的链接。中心活动星系核在两次爆发之间所吸积的质量只对黑洞的质量和气体温度敏感。活动星系核的邦迪吸积导致了一个简单的爆发能量表达式,可以通过观测来检验。
2003-10-07 astro-ph
The New Emerging Model for the Structure of Cooling Cores in Clusters of Galaxies
XMM-牛顿的新X射线观测显示,在被认为拥有强大冷却流的星系团中心,缺乏大量冷却和冷凝气体的光谱证据。本文根据新的观测结果重新探讨了冷却流的情况。我们探索的诊断与XMM光谱学的冷却核心的温度结构,测试对中央活动星系核,金属丰度的不均匀性的影响,以及在集群中心的高分辨率图像的影响的集群内X射线吸收。在M87和英仙座星系团的冷却流中心,我们没有发现内禀吸收的证据。在宇宙结构演化模型的框架下,我们进一步考虑了冷流区星系团旋转的影响。此外,从中央活动星系核喷流加热的核心区域的集群被重新考虑。我们发现,在几个例子中,活动星系核喷流的功率估计其相互作用与集群内介质的影响是更足够的冷却流加热,并减少质量沉积率。我们探讨更详细的要求,这样一个加热模型必须满足所有的观察是一致的,指出这样一个模型可以构建的方式,并认为这样的模型建设似乎是成功的。总之,有人认为,大多数观测证据指向低得多的质量沉积率比以前推断的集群中心区域被认为包含强大的冷却流。
2001-11-06 astro-ph
Clusters of Galaxies: Shock Waves and Cosmic Rays
最近对星系团的射电和X射线观测表明,宇宙射线和磁场可能在星系团内介质中具有重要的能量作用。根据这些观测研究的估计,这两种成分的组合压力可能在气体压力的$10% \sim 100 %$之间,尽管它们的总能量可能与时间有关。因此,这些非热成分可能影响了宇宙结构的形成和演化,并可能通过它们与周围物质和宇宙背景光子相互作用发出的各种辐射提供独特和重要的诊断信息。我们认为,与宇宙结构相关的冲击波,以及个别源,如活动星系核和射电星系,提供宇宙射线和磁场的星系团内介质和周围的大尺度结构。为了研究宇宙大尺度结构形成过程中宇宙激波的性质和类活动星系核(AGN-like)源向团内介质发射的宇宙射线对结构形成的动力学影响,我们进行了两组宇宙结构形成的N体/流体动力学模拟。在这方面的贡献,我们报告这些模拟的初步结果。
2002-11-15 astro-ph
Towards a Holistic View of the Heating and Cooling of the Intracluster Medium
X射线团簇通常分为两类:“冷核”(CC)团簇和“非冷核”(NCC)团簇。然而,相对较少的注意力已经给予了这种二分法的起源,特别是对这两个类的能量和热历史。我们从引力激波加热和辐射冷却建立的结构出发,建立了一个团簇熵分布模型。在大半径,重力加热占所观察到的配置文件和他们的缩放。然而,在小半径和中等半径的情况下,辐射冷却和引力加热不能结合起来解释观察到的任何类型的星系团的轮廓。推断的NCC集群的熵配置文件需要的材料被预热之前,集群崩溃,以解释在这些系统中的低熵(冷)的材料的情况。我们表明,CC集群中也需要类似的修改,以匹配它们的性能在中间半径。在CC簇中,这种修改是不稳定的,并且需要额外的过程来防止冷却到低于几keV的温度。我们表明,这可以通过增加一个自洽的AGN反馈回路,其中最低熵,最迅速冷却的材料被加热,使其上升到与材料在较大的半径混合。由此产生的模型不需要微调,并与各种各样的观测数据非常吻合。这个模型的其他一些影响进行了简要讨论。
2008-02-21 astro-ph
Buoyant radio-lobes in a viscous intracluster medium
星系团核心区域团内介质(ICM)的理想流体动力学模型无法解释观测到的这种气体的温度结构和观测到的射电星系/ICM相互作用的形态。最近有人提出,即使在存在合理的磁场的情况下,ICM中的热传导对于再现许多系统中所见的温度下限可能是至关重要的。如果这确实是正确的,它提出了其他运输过程可能很重要的可能性。有了这个动机,我们提出了一个数值研究的浮力演化的活动星系核吹腔在ICM具有不可忽略的剪切粘度。我们使用ZEUS-MP代码遵循的3-D演化的初始静态,热气泡在一个β模型ICM大气中具有不同程度的剪切粘度。没有明确的粘度,它被发现,瑞利-泰勒和开尔文-亥姆霍兹不稳定性的联合行动粉碎ICM腔和一个不再现完整的和分离的“鬼腔”观察系统,如英仙座-A。另一方面,即使是适度水平的剪切粘度在淬灭流体不稳定性和保持气泡的完整性方面也是重要的。特别是,我们表明,在英仙座-A中发现的NW鬼腔的形态可以再现,可以从H-α细丝的形态推断的流型。最后,我们讨论了ICM粘度的可能相关性的事实,许多活跃的ICM腔体并没有受到强烈的冲击。
2004-11-18 astro-ph
Subgrid Modeling of AGN-Driven Turbulence in Galaxy Clusters
由活动星系核(AGN)提供动力的热而密度不足的气泡可能在阻止冷核星系团中心的灾难性冷却方面发挥关键作用。我们提出了三维模拟,捕捉这种气泡的演变,使用自适应网格流体动力学代码,FLASH 3,我们已经添加了一个亚网格模型的湍流和混合。虽然纯水模拟表明,AGN气泡被打乱到分辨率依赖的口袋中的密度不足的气体,适当的亚网格湍流建模表明,这是一个很差的近似湍流级联,继续远远超出分辨率限制。相反,瑞利-泰勒不稳定性有效地将加热区域与其周围环境混合,同时将其保留为相干结构,与观测结果一致。因此,当气泡在流体静力学的团内介质(ICM)中向外移动时,它们就变成了混合物质的热云,就像大型空中爆炸在地球的流体静力学大气中上升时会导致独特的“蘑菇云”结构一样。正确地捕捉这些云的演变对许多ICM属性具有重要意义。特别是,它显着改变了活动星系核对熵和金属在冷核集群,如英仙座的分布的影响。
2008-06-19 astro-ph
The powerful outburst in Hercules A
射电源武仙座A位于一个冷却流星系团的中心,红移z = 0.154。钱德拉X射线图像显示,在射电源周围的团内介质(ICM)中有一个激波阵面,距离容纳它的活动星系核(AGN)约160千秒差距。该激波的马赫数为1.65,使其成为迄今为止发现的由活动星系核爆发驱动的最强的团尺度激波。爆发年龄约为5.9e7y,能量约为3e 61 erg,平均功率约为1.6e46erg/s。至于其他大型活动星系核爆发在冷却流集群,这爆发的辐射损失的ICM的武仙座A集群的一个因素~100。它补充了活动星系核爆发是ICM预热的一个重要来源的情况。除非武仙座A中活动星系核的机械效率超过10%,否则中心黑洞必须增长超过1.7e8 Msun才能为这一次爆发提供动力。
2005-04-15 astro-ph
Simulating Galaxy Clusters - III: Properties of the Intracluster Stars
用TreeSPH方法对星系团进行了宇宙学(LCDM)模拟,包括恒星形成、非瞬时再循环的化学演化、依赖于金属的辐射冷却、强烈的星暴和(或)活动星系核驱动的超级风、元星系紫外线场的影响以及热传导。两个集群,一个处女座样(T~3 keV)和一个(子)昏迷样(T~6 keV)的结果。在z=0时,两个星系团的恒星内容都由一个中央主导(cD)星系和星系团内(IC)恒星所包围。发现IC星贡献了整个星系团B波段光的20-40%,其平均红移z_f~3,比星系中的恒星早0.5 Gyr左右。给出了IC星群的UBVRIJHK表面亮度轮廓,较大星群的轮廓与Abell 1413(T~8 keV)中观测到的cD V带轮廓相匹配。IC恒星星族的B-R=1.4-1.5,与较大的E星系相当。在团簇的中心部分(r~100 kpc)的平均[Fe/H]~0.0在r_vir处降低到约-0.3。IC星是α-元素增强型的,[O/Fe]随r增加的趋势较弱,总体[O/Fe]约为0.4 dex. IC星在运动学上比星系冷:IC星的速度色散在r~100-500 kpc只有星系的一半,在r=1-2 Mpc时增加到70%。在R>~50 kpc的室女座星系团中,根据方向和R的不同,预计速度色散为300-600 km/s。旋转是动态的IC星无关紧要。IC星和星系的速度分布是在一个集群高度径向各向异性,在其他接近各向同性。
2006-03-04 astro-ph
Morphology of flows and buoyant bubbles in the Virgo cluster
越来越多的证据表明,星系团中与中央椭圆星系相关的活动星系核(AGN)在团内介质(ICM)和星系团自身的演化中起着重要的作用。我们使用高分辨率的三维模拟来研究活动星系核外流(气泡)与周围ICM所产生的空腔的相互作用。利用观测到的室女星系团的温度和密度分布模拟了星系团的引力势。我们证明了流体动力学的库塔-Zhukovsky力与涡环结构的气泡的重要性,并讨论了扩散过程对它们的演变可能产生的影响。
2007-10-23 astro-ph
An AGN Hertzsprung-Russell Diagram
详细研究活动星系核和星暴星系中恒星形成和核活动之间的平衡,可以得出赫兹-罗素图的组成,在该图中可以绘制出可能的演化轨迹。很可能这些轨迹也与遮蔽程度有关。
2002-01-07 astro-ph
Hydrodynamical simulations of cluster formation with central AGN heating
分析了活动星系核对团内中央介质(ICM)周期性加热的流体动力学模拟模型。除了暗物质和气体成分的自引力外,我们的方法还包括气体的辐射冷却和光加热,以及恒星形成和超新星反馈的亚分辨率多相模型。此外,我们将定期加热机制的形式热,浮力气泡,注入到星系内介质(IGM)的吸积中心活动星系核的活动阶段。我们使用不同质量的孤立的集群晕模拟研究的气泡动力学和热输运到IGM。我们也将我们的模型应用于自洽的宇宙学模拟的质量范围内的星系团的形成。我们的数值方案探讨了各种不同的假设的空间配置的活动星系核驱动的气泡,为他们的占空比和能量注入机制,以获得更好的约束基础的物理图片。我们认为,活动星系核加热可以大大影响星系团的恒星和气体成分的属性。最重要的是,它改变了中央主导(cD)星系的性质,降低了ICM中新鲜冷却气体的质量沉积速率,从而为冷却流问题提供了一个能量合理的解决方案。与此同时,这导致中央cD星系中恒星形成的减少或消除,使其具有观察到的红色恒星颜色。
2005-12-19 astro-ph
The Impact of Galaxy Formation on the X-ray Evolution of Clusters
我们提出了一个新的模型的X射线性质的星系团内的介质,明确包括加热的气体在星系团的演化过程中释放的能量。我们将Cole等人的星系形成的半解析模型与一个简单的团内气体径向分布模型相结合,计算了团的演化。我们着重讨论了团簇X射线光度函数和X射线温度与光度的关系。我们发现,冷却本身是不足以解释所观察到的T-L关系的平坦性或缺乏强红移的观测X射线光度函数的演变。另一方面,气体加热可以解决这两个问题:在Λ-CDM宇宙学中,我们的模型相当好地再现了T-L关系和X射线光度函数。此外,它预测这两个属性在z=0.5时只有微弱的演化,与最近的观测数据一致。一个成功的模型需要的能量输入为每太阳质量1--2 × 10^49尔格的恒星。这相当于与星系团形成有关的超新星释放的总能量。因此,除非超新星的能量转移到星团内的气体是非常有效的(也许是不现实的),额外的能源,如活动星系核风的机械能是必需的。然而,放大的初始能量输入的反应的intraclustermedium到protoclustermerge可能会减轻能源需求。我们的模型作出了明确的预测,X射线性质的集团和集团在高红移,可能很快会测试的数据从钱德拉和牛顿卫星。
2001-02-02 astro-ph
Simulations of cosmic ray feedback by AGN in galaxy clusters
我们研究了活动星系核反馈的一个数值模型,其中第一次在一个完整的宇宙学背景下,在活动星系核膨胀的气泡中的相对论粒子种群。在我们对星系团形成的高分辨率模拟中,我们假设BH吸积伴随着两种不同模式的能量反馈,这取决于吸积速率本身。与以前的工作不同,我们注入一个非热粒子人口的相对论质子到AGN气泡,而不是采取一个纯粹的热加热。然后,我们遵循随后的宇宙射线(CR)等离子体内部的气泡的演变,考虑其流体动力学相互作用和耗散过程相关的CR人口。由于相对论等离子体浮力的不同和相对较长的CR耗散时间尺度,我们发现由于CR反馈,团簇的演化发生了实质性的变化。特别是,非热人口可以提供显着的压力支持,在中心集群区域在低的热温度,提供了一个自然的解释,在冷核心集群中发现的温度下降的分布。与此同时,气泡和诱导的X射线空腔的形态显示出与观测结果惊人的相似性。活动星系核反馈与CR也证明有效地调节集群冷却流,使总重子分数的恒星成为有限的现实值的顺序为10%。我们发现,部分CR支持的团内气体也会影响预期的信号的热Sunyaev-Zel'dovich效应,典型的修改的维里半径内的顺序为10%的综合康普顿-y参数。[摘要]
2008-05-28 astro-ph
Cooling Flows as a Calorimeter of AGN Mechanical Power
星系团中心气体的辐射冷却与中心超大质量黑洞的能量输入大致平衡的假设意味着观测到的冷却流区域的X射线光度对活动星系核的机械能设定了一个下限。活动星系核的机械能转换成气体加热的效率是不确定的,但我们认为,即使在没有强烈冲击的情况下,它也可以很高。这些论点不可避免地导致这样的结论,即在冷却流的时间平均机械功率的活动星系核是远远高于目前观察到的热光度这些对象。冷却损失和活动星系核机械能之间的能量平衡需要某种反馈机制。我们考虑一个玩具模型,其中的吸积率到一个黑洞是由经典的邦迪公式。将这个模型应用到研究得最好的M87的例子中,表明吸积以近似邦迪速率进行,直到几个引力半径,大部分能量(在静止质量的百分之几的水平上)被外流带走。
2002-01-20 astro-ph
Conduction and the Star-Formation Threshold in Brightest Cluster Galaxies
目前的星系演化模型表明,需要来自活动星系核的反馈来解释星系光度函数中的高光度截止。活动星系核外流究竟是如何与周围介质耦合并抑制恒星形成的,人们仍然知之甚少。然而,我们最近发现了一个关于这种耦合如何工作的重要线索。对宇宙中最明亮的星系(位于星系团的中心)的H-α发射和蓝光的观测表明,只有当星系团内气体的最小比熵小于30 keV cm ^2时,恒星才会形成。在这里,我们认为,这个恒星形成的阈值是由物理学的电子热传导,这意味着传导是至关重要的通道AGN的能量输入到早期的恒星形成区域和限制恒星形成的进展。
2008-06-03 astro-ph