Shock heating of the merging galaxy cluster A521
A521是一个相互作用的星系团，位于z=0.247，拥有一个与东部射电遗迹相连的低频射电晕。钱德拉先前的观测暗示在遗迹的位置存在X射线亮度边缘，这可能是一个冲击波阵面。我们分析了最近用XMM-牛顿进行的A521的深度观测，以探测无线电发射覆盖的最外层区域的集群结构。团簇大气具有各种亮度和温度的各向异性。特别是，两个集群核心似乎是由两个冷锋分开。我们发现了两个激波阵面，一个是钱德拉提出的，正在向东传播，另一个是向星团西南部外围传播。两个主要的相互作用的集群似乎是由一个冲击加热区，表现出与无线电晕的空间相关性分开。射电遗迹的外边缘在空间上与冲击波阵面重合，这表明冲击波是遗迹中宇宙射线电子产生的原因。在费米Ⅰ加速机制假设下，由气体密度跃变M = 2.4 +/- 0.2导出的激波阵面的传播方向和马赫数与射电谱指数的预期一致。
2013-02-04 astro-ph.CO
Cosmological Numerical Simulations of Radio Relics in Galaxy Clusters: Insights for Future Observations
电子在激波前沿的加速被认为是射电遗迹的原因，射电遗迹是合并星系团附近的射电特征。通过结合高分辨率的自适应网格精化Hydro/N体宇宙学模拟与精确的激波发现算法和电子加速模型，我们计算了预期的同步辐射导致宇宙学结构的形成。从这些模拟中，我们产生了无线电，SZE和X射线图像的一个大样本的星系团随着无线电光度函数和标度关系。我们发现，与即将到来的无线电阵列，我们希望看到丰富的无线电发射合并冲击在集群内介质。通过产生观测动机的统计数据，我们提供的预测，可以与观测进行比较，以进一步了解电子冲击加速和星系团的运动学结构。
2011-01-18 astro-ph.CO
Magnetic fields and relativistic electrons fill entire galaxy cluster
合并中的星系团中的热等离子体被预测充满了冲击和湍流，这些冲击和湍流可能会将它们的部分动能转化为相对论性电子和磁场，从而产生同步辐射。分析低频阵列（LOFAR）观测的星系团阿贝尔2255，我们发现的证据，无线电同步辐射分布在非常大的尺度上至少5兆秒差距。无孔不入的无线电辐射证明，激波和湍流有效地将动能转移到相对论粒子和磁场中，一直延伸到星系团的外围。发射的强度需要一个磁场能量密度，至少比简单压缩原始磁场所预期的高100倍，这大概意味着发电机在星系团外围也有效地运行。它还表明，非热成分可能有助于在集群外围的集群内介质的压力。
2022-11-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Case for Electron Re-Acceleration at Galaxy Cluster Shocks
在最大的尺度上，宇宙由构成宇宙网的空隙和细丝组成。星系团位于这张网的节点处，在细丝的交叉点。星系团的成长是通过这些大尺度的细丝的吸积以及与其他星系团和星系团的合并。在越来越多的星系团中，已经发现了Mpc大小的细长射电源，即所谓的射电遗迹。这些遗迹被认为是追踪团簇内等离子体中的相对论性电子，这些电子被团簇-团簇合并事件产生的低马赫数无碰撞冲击加速。一个长期存在的问题是，低马赫数的激波如何能如此有效地加速电子，从而解释观测到的射电遗迹。在这里，我们报告发现了一个无线电遗迹和一个无线电星系之间的直接联系，在合并的星系团阿贝尔3411-3412。这一发现表明，来自活动星系核的化石相对论电子在星系团冲击中被重新加速。这也意味着射电星系在控制合并星系团中团内介质的非热成分方面起着重要的作用。
2017-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
X-ray study of the merging galaxy cluster Abell 3411-3412 with XMM-Newton and Suzaku
内容：钱德拉天文台对阿贝尔3411 - 3412合并系统的观测显示，它的北部有一个向外的子弹状子星系团，南部边缘有许多表面亮度（SB）边缘，射电观测也报告了多个漫射源。值得注意的是，东南部的射电遗迹与来自射电星系的化石等离子体和探测到的X射线边缘有关，提供了激波再加速的直接证据。所报道的X射线边缘的性质还有待于从热力学角度加以限制。目的：利用XMM-Newton和Suzaku观测资料，揭示已报道的再加速点和其它X射线边缘的物理性质。同时，我们的目标是调查的温度廓线在低密度的外围朱雀资料。研究方法：我们进行成像和光谱分析，以测量多个已知的X射线SB不连续性的密度跳跃和温度跳跃。提出了一种新的XMM-牛顿软质子本底标定方法。档案钱德拉，朱雀，和ROSAT数据被用来估计宇宙X射线背景和银河系前景水平与标准空白天空光谱相比，提高了准确性。结果如下：在东南边缘，XMM-Newton和朱雀的温度跃变都指向一个$\mathcal{M}\sim1.2$激波，这与SB拟合Chandra的结果一致，并支持在该激波前缘的再加速假设。南部边缘显示了一个更复杂的场景，其中一个冲击和剥离的冷物质的存在可能会同时发生。南方低密度区的朱雀温度廓线略高于典型的松弛星系团温度廓线。用XMM-牛顿法测得的$kT_{500}=4.84\pm0.04\pm0.19$ keV值和用朱雀法测得的$kT_{500}=5.17\p…
2020-07-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Diffuse radio emission in the merging cluster MACS J0717.5+3745: the discovery of the most powerful radio halo
结构形成的层次模型预测，星系团通过较小的星系团和星系群的合并以及气体的不断吸积而成长。MACS J0717.5+3745是一个X射线明亮且复杂的合并星团，红移为0.55。在这里，我们提出了巨型米波射电望远镜（GMRT）在610兆赫的这个集群的无线电观测。观测的主要目的是寻找与正在进行的合并有关的星系团MACS J0717.5+3745内的漫射无线电发射。这些GMRT观测得到了1.4、4.9和8.5 GHz甚大阵列（VLA）档案观测的补充。我们在MACS J0717.5+3745星系团中发现了一个射电晕，其大小约为1.2Mpc。P_1.4 GHz的射电功率为5 × 10^25 W/Hz，这使其成为迄今为止已知的最强大的射电晕。一个700千秒差距的无线电结构，我们归类为无线电遗迹，位于系统的合并子结构之间。这个遗迹的位置大致与钱德拉所显示的温度显著升高的星系团内介质（ICM）区域相吻合。遗迹的长轴也大致垂直于合并轴。这表明遗迹可能是合并相关冲击波的结果，其中粒子通过扩散冲击加速（DSA）机制加速。另一种可能是，遗迹可能是西南方向一个大规模星系细丝的吸积激波。在4.9 GHz和610 MHz之间，发现集群内无线电发射的全球频谱指数为-1.24 +/-0.05。我们推导出无线电晕位置的均分磁场强度值为5.8微高斯。[abridged].
2009-08-11 astro-ph.CO
Shocks and cold fronts in merging and massive galaxy clusters: new detections with Chandra
一些合并的星系团显示出激波和冷锋的存在，即表面亮度和温度的急剧不连续。观测这些特征需要像钱德拉这样具有高空间分辨率的X射线望远镜，并可以研究有关星团内介质物理学的重要方面，如其热传导和粘性，以及提供有关导致宇宙射线加速和星团环境中磁场放大的物理条件的信息。在这项工作中，我们寻找新的不连续性，在15个合并和大规模集群观察钱德拉使用不同的成像和光谱技术的X射线观测。我们的分析导致了22个边缘的发现：6个冲击，8个冷锋和8个不确定的起源。探测到的所有六次冲击都有来自密度和温度跳跃的$\mathcal{M} < 2$。这项工作有助于增加在集群中检测到的不连续性的数量，并显示了结合各种方法，旨在确定边缘的ICM的潜力。对本文所发现的震进行射电跟踪，将有助于研究弱震与射电遗迹之间的联系。
2018-04-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
PSZ2 G181.06+48.47 II: radio analysis of a low-mass cluster with exceptionally-distant radio relics
本研究通过射电望远镜观测低质量并合星系团PSZ2 G181.06+48.47，发现其拥有间距极大的双射电遗迹，揭示了激波粒子加速机制与星系团演化并合状态，为低质量系统的粒子加速研究提供了独特样本。
2025-02-24 astro-ph.CO
Manufacturing cosmic rays in the evolving dynamical states of galaxy clusters
星系团被认为是宇宙射线（CR）的储存库，这是从理论计算或对CR衍生观测值的探测中推断出来的。星系团中的CR加速主要归因于产生激波的动力学活动。集群中的冲击来自于合并或增生，但哪一个在产生CR方面更有效？在哪个动力学阶段？为什么呢？为此，我们研究的生产或注入的CR通过冲击和它的演化在星系团使用宇宙学模拟与{ \sc enzo}代码。粒子加速模型主要考虑热粒子的扩散冲击加速（DSA），但我们也报告了一个初步的研究与预先存在的CR。定义适当的动力学状态使用维里化的概念，我们研究了合并和非合并集群的样本。我们报告说，合并冲击（与马赫数$\mathcal{M}\sim2-5$）是最有效的CR生产者，而高马赫外围冲击（即$\mathcal{M}>5$）主要负责CR注入集群中的最亮相。集群一旦合并，永久偏离CR和X射线质量缩放的非合并系统，使我们能够使用它作为一种工具，以确定合并的状态。通过时间和空间演化研究，我们发现集群合并动力学和CR注入之间有很强的相关性。我们观察到X射线和CR注入的最亮相分别出现在每次合并后的1.0和1.5 Gyr附近，CR注入峰值在团簇维里半径（即$r_{200}$）附近。延迟CR注入峰在这项研究中发现值得进一步研究的可能影响CR派生观测量的演化从星系团。
2019-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galaxy Cluster Radio Relics in Adaptive Mesh Refinement Cosmological Simulations: Relic Properties and Scaling Relationships
宇宙冲击是大尺度结构形成的关键部分，并负责加热星系团中的团内介质。此外，它们还能够加速非热电子和质子。在这项工作中，我们专注于加速电子在冲击波阵面，这被认为是负责无线电遗迹-扩展的无线电功能在附近的合并星系团。通过结合高分辨率AMR/N体宇宙学模拟与精确的冲击发现算法和电子加速模型，我们计算了预期的同步辐射导致宇宙学结构的形成。我们制作了一个大样本的星系团的合成射电图，并提出了光度函数和标度关系。随着即将到来的长波长射电望远镜，我们希望看到大量的无线电发射与合并冲击在集群内的介质。通过产生观测动机的统计数据，我们提供的预测，可以与观测结果进行比较，以进一步提高我们的理解磁场和电子冲击加速。
2011-05-09 astro-ph.CO
A double radio relic in the merging galaxy cluster ZwCl 0008.8+5215
一些合并中的星系团拥有分散的细长射电源，也被称为射电遗迹。有人建议，这些无线电遗迹跟踪冲击波在集群合并事件期间创建的集群内介质。在冲击波中，粒子被加速到相对论能量，并且在磁场存在的情况下，将发射同步辐射。在这里，我们提出了一个新的双重遗迹的星系团ZwCl 0008.8+5215的GMRT和WSRT观测。用INT拍摄了星系团的V、R和I波段的光学图像，用WHT拍摄了光谱，以确定星系团的红移。我们的观测表明在星系团ZwCl 0008.8+5215中存在一个双射电遗迹，我们从其中一个cD星系的光谱中发现了它的光谱红移z = 0.1032 \pm 0.0018。这两个遗迹的光谱指数向聚类中心向内变陡。对于部分文物，我们测量到的偏振分数在~ 5- 25%的范围内。ROSAT的X射线图像显示了一个拉长的ICM，星系的大规模分布揭示了两个星系团核心，都指向一个二元星系团合并事件。射电遗迹相对于星团的X射线中心对称地位于拟议的合并轴上。遗迹的线性范围为1.4 Mpc和290 kpc。这种线性尺寸的五倍差异不同于先前已知的双遗物系统，对于双遗物系统，尺寸的差异不超过两倍。我们的结论是，在ZwCl 0008.8+5215的双遗迹是最好的解释由两个向外移动的冲击波，其中粒子（再）加速槽的扩散冲击加速（DSA）机制。[删节]
2011-02-10 astro-ph.CO
A shock front in the merging galaxy cluster Abell 754: X-ray and radio observations
我们提出了新的钱德拉X射线和巨型米波射电望远镜（GMRT）附近的合并星系团阿贝尔754无线电观测。我们的X射线数据证实了冲击波阵面的存在，通过获得第一个直接测量的气体温度跳跃跨越X射线亮度边缘先前看到的成像数据。A754是第四个确认合并激波阵面的星系团，它的激波最弱，其马赫数为马赫数M=1.57+0.16-0.12。在我们330 MHz的新GMRT观测中，我们发现先前已知的位于中心的射电晕向东延伸到激波的位置。X射线冲击波阵面也与先前在74兆赫观测到的射电遗迹的位置一致。使用我们的无线电数据和早期在74 MHz和1.4 GHz的结果，震后地区的无线电频谱非常陡峭。我们认为，在冲击波前直接从热超相对论能量的电子加速是有问题的，由于能量参数，而预先存在的相对论电子的再加速是更合理的。
2010-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Acceleration of primary and secondary particles in galaxy clusters by compressible MHD turbulence: from radio halos to gamma rays
射电观测发现，在动力扰动的星系团（射电晕）中央Mpc区域存在大尺度的非热源。这些来源的形态和光谱特性表明，发射电子的加速空间分布和温和的机制，提供了一些间接的证据，在星系间介质（IGM）的湍流加速。最近通过伽马射线和射电观测，我们只得到了IGM中相对论质子能量的上限。然而，这些质子（理论上）应该是IGM中主要的非热粒子成分，这意味着在某种程度上不可避免地产生次级粒子，这些次级粒子可能对星系灌肠的伽马射线和射电性质产生深刻影响。继Brunetti和Lazarian（2007）之后，本文考虑了MHD湍流理论的进展，以全面描述IGM中的湍流，并通过考虑初级粒子和次级粒子的自洽再加速，扩展了我们以前对可压缩MHD湍流引起的粒子加速的计算。在这些条件下，我们预计射电到伽马射线的发射是从星系团产生的，其复杂的光谱取决于热气体和暗物质的动力学。非热发射结果与射电观测和硬X射线和伽马射线观测的限制非常一致。在我们的模型中，巨大的射电晕只在合并（湍流）集群中产生。然而，在第二次占主导地位的IGM中的电子组件的情况下，我们预计，在更轻松的集群的百万分之一规模的同步辐射的水平已经接近的无线电上限来自目前的观察集群没有无线电晕。
2010-08-01 astro-ph.CO
Merger and non-merger galaxy clusters in cosmological AMR simulations
目的：讨论激波、宇宙射线加速和湍流对宿主团动力学状态的依赖性。方法：我们使用网格代码ENZO 1.5进行宇宙学模拟，并采用了专门针对团簇体积中产生的高分辨率冲击和湍流而定制的网格细化方案。结果如下：当一些重要的属性，连接到集群中的非热活动，合并后，合并和放松系统进行比较时，发现相当大的差异。
2011-01-13 astro-ph.CO
Gentle re-energisation of electrons in merging galaxy clusters
星系团是宇宙大尺度结构中质量最大的组成部分。虽然弥漫在星系团中的热气体通过X射线卫星的观测得到了相对较好的了解，但我们对星系团内部介质的非热部分的了解仍然不完整。通过LOFAR和GMRT观测，我们发现了一种只能在极低无线电频率下才能揭示的现象，并为非热成分提供了新的见解。我们提出，无线电发射等离子体和扰动的星系团内介质之间的相互作用，可以轻轻地重新激活最初注入活动星系核的相对论粒子。通过这种机制供电的源可以将电子保持在比辐射老化所允许的更高的能量。如果这种机制对于老化的等离子体是普遍的，那么在星系团内部就可以积累一群温和的相对论性电子，为合并引起的更大尺度的再加速机制（如湍流和冲击波）提供种子种群。
2017-10-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Abell 1430: A merging cluster with exceptional diffuse radio emission
在许多星系团中发现了弥散射电辐射，主要是在处于合并状态的大质量系统中。射电辐射通常可分为遗迹辐射和晕辐射，它们分别被认为与合并激波或体积填充湍流有关。最近的观测揭示了一些非常接近的星系团对的无线电桥。可能允许解释相对论性电子的高比密度的机制，解释这些桥区域的射电光度是必要的，探索得很差。我们详细分析了星系团Abell 1430与LoTSS数据，并补充了最近的JVLA L波段观测，XMM-牛顿，钱德拉和SDSS数据。此外，我们比较我们的结果从“三百工程”宇宙学模拟中提取的集群。我们发现Abell 1430由两个组分组成，即A1430-A和A1430-B。我们推测，这两个组件进行离轴合并。质量更大的部分显示出弥散的射电辐射，可以被归类为射电晕，显示出较低的射电功率。最有趣的是，有一个扩展的漫射射电发射，被称为“枕头”，这显然是与A1430-B有关，因此与低密度的星系团内或星系际介质有关。迄今为止，已知的源自这些区域的排放的例子只有几个。这些发现对于限制可能的加速机制至关重要，这可能有助于解释这些区域中相对论电子的存在。我们的研究结果表明，$α_{144\,\text{MHz}}^{1.5\,\text{GHz}}=-1.4\pm0.5$的枕头的光谱指数。如果未来的观测证实斜率与中心值-1.4一样平坦，甚至更平坦，这将对电子加速方案提出严峻的挑战。
2021-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
No Shock Across Part of a Radio Relic in the Merging Galaxy Cluster ZwCl 2341.1+0000?
星系团ZwCl 2341.1+0000是一个z=0.27的合并系统，拥有两个射电遗迹和一个中央的微弱的射电结构。这两个射电遗迹具有异常平坦的综合光谱指数，分别为-0.49 +/- 0.18和-0.76 +/- 0.17，这些值与弱合并冲击下热粒子的标准扩散冲击加速度理论不太一致。我们目前的成像结果，从XMM牛顿和钱德拉观测的集群，旨在检测和消除密度不连续的ICM。正如预期的那样，我们在每个射电遗迹附近探测到密度不连续。然而，如果这些不连续性是激发无线电发射的激波阵面，那么它们的马赫数是令人惊讶的低，两者都<=2。我们研究了密度不连续的孔径，发现当NW不连续跨越NW射电遗迹的整个长度时，SE不连续跨越的弧短于SE遗迹跨越的弧。这一惊人的结果与我们目前对射电遗迹起源的理解明显矛盾。需要更深的X射线数据来证实我们的结果，并确定密度不连续性的性质。
2014-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the occurrence of Radio Halos in galaxy clusters - Insight from a mass-selected sample
巨射电晕（RH）是在大质量和合并星系团中的一小部分中发现的弥散的百万分之一秒钟尺度的同步辐射源。一个公正的研究的统计性质的RH是至关重要的约束其起源和演化。我们的目的是调查的发生RHs和它的依赖于集群的质量在一个SZ选定的样本的星系团，这是尽可能接近的质量选定的样本。此外，我们分析了RH和合并集群之间的联系。我们从普朗克SZ星表（Planck Collaboration XXIX 2014）中选择z=0.08-0.33的$M\geq 6\times10^{14} M_\odot$星团，并使用NVSS（z<0.2）和GMRT RH调查（GRHS，Venturi et al. 2007，2008）及其扩展（EGRHS，Kale et al. 2013，2015）（0.2<z<0.33）搜索RH的存在。我们使用档案钱德拉X射线数据来获得信息的集群动力学状态。我们确认，RH集群合并系统，而大多数集群没有RH放松，从而支持的想法，合并中发挥了根本性的作用，产生RH。我们发现的证据与RH与集群质量的集群的分数增加，这是在湍流再加速方案的基础上得出的预期。最后，我们讨论了我们的样本的不完全性对这个结果的影响。
2015-06-10 astro-ph.CO
Diffuse radio emission in the complex merging galaxy cluster Abell 2069
具有近期合并迹象的星系团在许多情况下显示出扩展的弥散射电特征。这种发射源自相对论电子，其由于簇内磁场而遭受同步加速器损失。粒子加速的机制和磁场的性质仍然知之甚少。我们在星系团中寻找漫射射电辐射。在这里，我们研究复杂的星系团阿贝尔2069，X射线观测表明最近的合并。我们研究了集群的无线电连续辐射的深韦斯特博克综合射电望远镜（WSRT）在346 MHz的观测和巨米波射电望远镜（GMRT）在322 MHz的观测。我们发现一个扩展的弥漫性无线电功能大致符合集群的主要组成部分。我们将这种发射归类为射电晕，并估计其下限通量密度为25 +/- 9 mJy。此外，我们发现第二个扩展的扩散源位于集群的同伴，估计其通量密度为15 +/- 2 mJy。我们推测这是一个小晕或迷你晕。如果这是真的，那么这个星系团就是第一个在单个星系团中出现双晕的例子。
2014-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Multiple density discontinuities in the merging galaxy cluster CIZA J2242.8+5301
CIZA J2242.8+5301是一个z=0.19的合并星系团，拥有双遗迹系统和微弱的射电晕。在几MHz到几GHz频率范围内的射电观测表明，在试验粒子区域中假设热粒子的扩散激波加速，N遗迹外缘的射电频谱指数对应于马赫数4.6+/-1.1的激波。在这里，我们提出了新的钱德拉观测集群的结果。N遗迹的钱德拉表面亮度剖面只暗示了表面亮度的不连续性（<2-sigma检测）。然而，我们对朱雀号的档案数据的重新分析表明，在整个遗迹上存在温度不连续性，这与马赫数为2.5+/-0.5是一致的，这与以前发表的结果是一致的。这证实了由N遗迹跟踪的激波处的马赫数比从无线电中预测的要弱得多。令人困惑的是，在钱德拉数据中，我们还发现了合并轴上和合并轴外的额外内部小密度不连续性。在间断两侧的温度测量结果不允许我们毫无疑问地确定它们的性质，尽管冲击波阵面的解释似乎更有可能。我们推测，如果内部密度的不连续性确实是激波阵面，那么它们是合并过程中星系团核心暗物质剧烈弛豫的结果。
2014-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Diffuse radio emission from merger shocks in simulated galaxy clusters
本文通过分析The Three Hundred Project的星系团并合流体动力学模拟，在扩散激波加速框架下研究了并合激波的演化、多样性及其产生的射电遗迹弥漫发射。
2024-03-26 astro-ph.CO
Weak-Lensing Characterization of the Dark Matter in 29 Merging Clusters that Exhibit Radio Relics
本研究结合Subaru弱引力透镜、X射线、射电和红移数据分析29个射电遗迹并合星系团，重建暗物质分布并评估质量、并合比与质量峰示踪关系，更新8个黄金星系团样本。
2024-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Properties of Merger Shocks in Merging Galaxy Clusters
在星团外围探测到的X射线激波和射电遗迹通常被解释为子星团合并引起的激波。利用一套宇宙学模拟宇宙大尺度结构形成的方法，研究了合并星系团中合并激波的性质。作为一个代表性的情况下，我们在这里集中在模拟集群进行几乎正面碰撞的质量比$\sim2$。由于团内介质的湍流性质，激波表面并不光滑，而是由不同马赫数的激波组成。当合并激波从核心向外扩展到外围时，平均马赫数$\left<M_s\right>$随时间增加。我们认为，沿合并轴传播的冲击波可以表现为X射线冲击波和/或射电遗迹。冲击波的动能$F_ϕ$在其初始发射后在$\sim1$陀螺处达到峰值，或在距核心$\sim1-2$ Mpc处达到峰值。由于这里采用的宇宙射线（CR）加速效率与马赫数有关的模型，与动能加权马赫数$\left<M_s\right>_ϕ\sim2-3$相比，它们的CR能量加权马赫数$\left< M_s \right>_{\rm CR}\sim3-4$更高。大多数高能激波位于较轻的暗物质（DM）团的前面，而较重的DM团位于星系团的对面。虽然我们的研究仅限于合并的情况下考虑，如冲击特性的手段和变化及其时间演变的结果可以与合并冲击的观察到的特征进行比较，限制相关的观察解释。
2018-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
A LOFAR study of non-merging massive galaxy clusters
在合并和非合并的星系团中都观测到了位于中心的弥散射电辐射。根据它们的形态和大小，我们区分巨型射电晕，这主要发生在合并集群，和迷你晕，这是在非合并，冷核集群。需要进行低频灵敏观测，以评估在这少数几个案例中发现的辐射在星系团中是否普遍存在。为此，我们进行了一项活动的观测与低频ARay（LOFAR）的频率范围120 - 168 MHz的9个大规模集群选择从\textit{Planck} SZ目录，其中没有重大合并的迹象。在本文中，我们讨论的结果，导致了最大的集群样本研究在LOFAR两米巡天，我们提出钱德拉X射线数据用于调查的动态状态的集群，验证集群目前没有进行重大合并，并寻找痕迹的轻微或离轴合并。我们在冷核星系团PSZ 1G 139和RXJ 1720的小晕周围发现了大尺度的陡谱辐射，而在非冷核星系团A1413的小晕周围没有观察到这种现象。在非冷核星系团RXCJ 0142中，我们还发现了一个新的570 kpc晕。我们推导出新的上限，没有发现扩散无线电发射的集群无线电功率，我们讨论了我们的结果约束的ICM宇宙射线能量预算的影响。我们的结论是，无线电发射在非合并的大规模集群是不常见的，在我们的观察所达到的灵敏度水平，并没有观察到与集群动力学状态的明确联系。我们的研究结果可能表明，一个致密的冷核的晃动可以触发更大尺度上的粒子加速，并产生陡谱无线电发射。
2018-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The interplay between cosmic rays and magnetic turbulence in galaxy clusters: radio halos and gamma rays
磁湍流与相对论粒子的相互作用是理解许多天体物理环境中粒子传播和加速的重要过程。在星系团合并过程中，团内介质（ICM）中会产生大尺度湍流，并影响其非热性质。巨型射电晕是在合并星系团中观测到的百万分之一秒尺度的同步辐射源，它可以探测湍流和非热星系团尺度辐射之间的联系。在讨论了ICM中湍流和湍流加速物理学的相关方面之后，我将重点讨论星系团非热辐射建模的最新进展。
2011-12-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Revisiting scaling relations for giant radio halos in galaxy clusters
许多星系团拥有兆秒差距尺度的射电晕，这是由磁化的星系团内介质中的超相对论电子产生的。在过去的十年中，建立了无线电晕的功率和托管集群的热特性之间的相关性，包括晕的存在和集群合并之间的联系。X射线光度和红移限制的扩展GMRT射电晕巡天为晕的统计研究提供了丰富而独特的数据集。我们统一分析了GMRT星系团样本的射电和X射线数据，并使用新的普朗克SZ星表，重新审视晕的功率和星系团的热性质之间的相关性。我们发现1.4 GHz晕的无线电功率与R_500内计算的星系团X射线（0.1--2.4 keV）亮度成正比，为P_1.4 L_500^2.0。我们更大、更均匀的样本证实，X射线发光（L_500 > 5x10^44 erg/s）的星系团分支成两个群体-射电晕依赖于相关性，而具有射电晕发射上限的星系团则远低于相关性。如果我们从X射线亮度中去掉冷核，这种双峰性仍然存在。与普朗克数据相关联，我们发现P_1.4与R_500内的簇积分SZ信号成比例，即P_1.4 Y_500 ^[2.1]，与之前的发现一致。然而，与之前的研究因不完整和样本量小而受到限制的情况相反，我们发现“SZ发光”Y_500 > 6x 10 ^-5 Mpc^2的团簇表现出与射电X射线图中类似的双峰行为。这两种相关性的双峰可以追溯到集群动力学，无线电晕发现专门合并集群。这些结果证实了合并在巨射电晕起源中的关键作用，表明它们触发了相对论粒子加…
2013-10-28 astro-ph.CO
Particle re-acceleration and Faraday-complex structures in the RXC J1314.4-2515 galaxy cluster
射电遗迹是合并星系团中电子（再）加速的场所，但加速的机制和遗迹及其附近磁场的拓扑结构还有待了解。我们正在对双遗迹星系团进行观测，从RXC J1314.4-2515开始。利用$Jansky Very Large Array$在1-4 GHz频率范围内的多配置观测，我们使用旋转测量合成技术进行频谱和偏振分析。我们使用档案$XMM-Newton$的意见，以约束的属性的冲击区。我们发现了一个可能的联系之间的活动，一个无线电星系和东部无线电遗迹的排放。在西部射电遗迹的北部细长弧中，我们检测到偏振发射，平均偏振分数为$31 \ \%$在3 GHz，我们推导出的马赫数的基础X射线冲击。我们的观察揭示了低水平的分数极化和法拉第复杂的结构，在南部地区的遗物，这表明存在的热气体和无线电发射体积内的非线性磁场形态。我们测量了两件文物的旋转测量分散度。最后，我们使用宇宙学磁流体动力学模拟来限制磁场、视角，并推导出冲击波的加速效率。我们发现，RXC J1314.4-2515的偏振特性与在$70^{\circ}$观测到的射电遗迹在视线方向上是一致的，并且化石电子发生了有效的再加速。
2019-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radio observations of the merging galaxy cluster system Abell 3391-Abell 3395
位于平均红移为0.053的星系团Abell 3391-Abell 3395的预合并系统已经在ASKAP/EMU早期科学观测中以及在eROSITA的X射线中在1 GHz处被观测到。两个团簇的X射线峰的投影间隔为$\sim$ 50 $'$或$\sim$ 3.1 Mpc。在这里，我们提出了一个有趣的无线电源在这一领域围绕这个集群合并的库存。虽然eROSITA的观测提供了星系团之间热气体桥的明确指示，但ASKAP和MWA的观测都没有显示任何与X射线桥相一致的弥散射电辐射。我们推导出了$\langle J \rangle_{1\,{\rm GHz}}< 1.2 \times 10^{-44} {\rm W}\, {\rm Hz}^{-1} {\rm m}^{-3}$桥区射电发射率的上限。在这两个星系团之间的X射线桥中没有探测到漫射射电辐射，这对宇宙学大尺度结构中的粒子加速机制有影响。我们还报告了Abell 3391-Abell 3395周围30度$^2$场中的扩展或其他值得注意的射电源。我们确定了20个巨型射电星系，加上7个候选者，线性投影尺寸大于1 Mpc。具有最大线性尺寸$>0.7$ Mpc的场射电星系的天空密度为$\approx 1.7$ deg $^{-2}$，比以前报道的高3倍。我们没有发现巨射电星系群的宇宙学演化的证据。此外，我们还发现了7个射电遗迹和射电晕的候选者。
2020-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fast magnetic field amplification in distant galaxyclusters
在今天的宇宙中，磁场遍布星系团，从法拉第旋转获得的强度为几微高斯。星系团磁场的证据也来自兆秒差距尺度的射电辐射，即射电晕和遗迹。这些通常在合并系统中发现，并以陡峭的无线电频谱为特征。人们普遍认为，磁流体动力学湍流和冲击波（重新）加速宇宙射线，产生晕和遗迹。星系团中磁场的起源和放大还没有很好的理解。有人提出，湍流驱动着一个小尺度的磁场，它放大了种子磁场（原始的和/或由星系外流注入的，如活动星系核、星暴或风）。在高红移时，由于逆康普顿损耗和距离的变暗效应，射电晕预计是暗淡的。此外，法拉第旋转测量很难获得。如果被探测到，遥远的射电晕将为研究磁场放大提供另一种工具。在这里，我们报告的LOFAR观测揭示了大质量星系团中的弥散射电辐射，当时宇宙只有现在年龄的一半，样本发生率约为50%。高的射电光度表明这些星团与邻近星团具有相似的磁场强度，并表明在星团形成的第一阶段磁场放大是快速的。
2020-11-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Weak lensing study of 16 DAFT/FADA clusters: substructures and filaments
虽然我们目前的宇宙学模型将星系团放置在细丝网络（宇宙网）的节点上，但我们仍然很难在高红移时检测到这些细丝。我们对来自DAFT/FADA巡天的16个大质量中高红移（0.4<z<0.9）星系团样本进行了弱透镜研究，这些星系团使用Subaru/Suprime-Cam或CFHT/MegaCam在至少三个光学波段成像。我们估计集群质量使用NFW适合KSB样的方法测量的剪切剖面，添加我们的贡献，集群丰度宇宙学研究所需的可观测质量关系的校准。我们计算收敛映射并选择其中的结构，通过噪声重采样技术确保其检测。利用我们的数据的大视场的优势，我们研究集群环境，增加信息从星系密度图在集群红移和X射线图像时可用。我们发现，集群在大尺度上表现出各种各样的弱透镜映射，它们可能都嵌入在兆秒差距尺度的引力结构中。我们根据弱透镜轮廓的平滑度和子结构的数量将它们分为三类：松弛（~7%），过去的合并（~21.5%），最近或现在的合并（~71.5%）。正在经历合并事件的集群的分数观测支持集群增长的层次方案，并意味着大规模集群强烈的研究红移的演变。最后，我们报告了在CLJ 0152、MACSJ 0454、MACSJ 0717、A851、BMW 1226、MACSJ 1621和MS 1621中检测到异常细长结构。
2016-03-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Suzaku observations of the merging galaxy cluster Abell2255: The northeast radio relic
本文介绍了对合并星系团Abell 2255东北射电遗迹进行的140 ksSuzaku深源X射线观测结果。首次测量了Abell 2255在NE方向上的温度结构，测量范围为维里半径的0.9倍（1.9 Mpc）。朱雀星中心区域的温度图显示了一个复杂的温度分布，这与以前的工作一致。此外，在更大的尺度上，我们证实了温度从星系团中心附近的6 keV下降到外围的3 keV，在距离星系团中心的{ \it r} $\sim$ 5 \arcmin ~（450 kpc）和$\sim$ 12 \arcmin ~（1100 kpc）处有两个间断。它们的位置与XMM-牛顿图像中边缘检测到的表面亮度不连续性相吻合，这表明存在激波结构。根据温度下降，我们估计马赫数为${\cal M}_{\rm inner}\sim$ 1.2和${\cal M}_{\rm outer}\sim$ 1.4。第一种结构最有可能与大的星团核心区（$\sim$ 350- 430 kpc）有关，其马赫数与XMM-牛顿观测结果一致（${\cal M}\sim$ 1.24：Sakelliou & Ponman 2006）。根据朱雀重点工程观测，我们对第二次温度跳跃的探测表明，东北射电遗迹上存在一个激波结构。这表明激波结构和产生射电辐射的相对论电子之间存在联系。然而，在NE射电遗迹中，我们发现一个明显低于根据标准扩散激波加速机制（$T_1/T_2…
2016-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Matryoshka Run (II): Time Dependent Turbulence Statistics, Stochastic Particle Acceleration and Microphysics Impact in a Massive Galaxy Cluster
我们利用Matryoshka运行研究了10 $^{15}M_\odot$星系团的团内介质中结构形成驱动湍流的时间相关统计。我们调查的湍流级联在内部Mpc的压缩和不可压缩的速度分量。流动保持充分发展的湍流的近似条件，其偏离在大约涡流周转时间内稳定。即使在低质量吸积率下，湍流速度色散仍高于$700$ km s $^{-1}$，压缩能量的分数在10%和40%之间。与不可压缩湍流不同，压缩湍流的标准化和斜率在短时间尺度上易受较大变化的影响。一个主要的合并发生在红移$z\simeq0$周围，并伴随着长时间的增强湍流，归因于与物质空间聚集有关的质量吸积的时间聚集。我们测试模型的随机加速压缩模式的起源弥漫无线电发射的星系团。湍流模拟模型约束了这个复杂问题的一个重要未知数，并提出了它对难以捉摸的团内等离子体微观物理的依赖。特别是，等离子体的碰撞和耗散物理的弱冲击的具体情况影响的压缩模式的加速率具有强烈的影响的级联。在这种背景下，射电晕作为一种复杂的现象出现，在这种现象中，一系列作用于越来越小的尺度上的过程在起作用。压缩模式的随机加速度意味着无线电功率和频谱指数与合并核心距离的统计相关性，原则上都可以用无线电测量进行测试。
2014-12-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Discovery of a radio relic in the low mass, merging galaxy cluster PLCK G200.9-28.2
星系团外围的射电遗迹是难以捉摸的星系团合并冲击波的痕迹。本文报道了利用235和610兆赫的巨型米波射电望远镜和卡尔G. Jansky甚大阵列，1500 MHz。这个遗迹的大小为$\sim 1 \times 0.28$ Mpc，是一个弧形的形态，位于距离星团X射线亮度峰值0.9 Mpc的位置。遗迹的综合光谱指数为$1.21\pm0.15$。在235和610兆赫之间的频谱指数图显示，从外部到内部边缘的遗迹，从集群合并冲击的预期线变陡。在扩散激波加速的假设下，射电谱指数意味着激波的马赫数为$3.3\pm1.8$。对XMM Newton数据的分析表明，PLCK G200.9-28.2由一个北部较亮的子星系团和一个南部处于合并状态的子星系团组成。这个星团在拥有单个射电遗迹的星团中质量最低。普朗克Sunyaev Ze'ldovich效应在这个星团中的位置从射电遗迹方向的X射线峰值偏移了700 kpc，这表明了偏移的物理来源。在低质量星系团中如此大的偏移量可以作为一个有用的工具来选择受扰星系团和研究合并的状态。
2017-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
High-energy neutrino constraints on cosmic-ray re-acceleration in radio halos of massive galaxy clusters
本研究利用IceCube的中微子观测上限，结合星系团族群模型计算大质量星系团的射电与中微子辐射，约束了巨射电晕再加速模型的参数空间及次级起源场景。
2023-07-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Low injection rate of cosmic-ray protons in the turbulent reacceleration model of radio halos in galaxy clusters
本文研究星系团射电晕的湍流再加速模型，发现包含初级和次级宇宙线电子时，约3 Gyr再加速可解释LOFAR观测，但要求宇宙线质子注入率上限显著低于传统预期，提示现有宇宙线供给或再加速模型需修正。
2024-11-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Particle acceleration in a nearby galaxy cluster pair: the role of cluster dynamics
在一些合并的星系团中观测到与团内介质（ICM）有关的弥散射电辐射。目前认为，在合并的动能的一小部分被引导到非热成分，如湍流，宇宙射线和磁场，这可能会导致在ICM的巨型同步辐射源的形成。研究不同演化阶段的合并星系团是理解ICM射电辐射起源的基础。我们利用低频阵列（LOFAR）在120-168 MHz对邻近的星系团对RXC J1825.3+3026（$z\sim0.065$）和CIZA J1824.1+3029（$z\sim0.071$）进行了观测，并利用深（240 ks）XMM-Newton数据集研究了系统的非热和热性质。RXC J1825.3+3026处于一个复杂的动力学状态，在E-W方向上有一次正在进行的合并，在SW方向上有一组星系的第二次后期合并，而CIZA J1824.1+3029处于动力学弛豫状态。这两个集群正处于合并前阶段。我们报告的发现Mpc规模的无线电晕与低表面亮度的扩展在RXC J1825.3+3026以下的X射线发射从集群中心的星系群的残余在SW。这是最小的大规模系统和最微弱的巨型无线电晕已知的日期。与此相反，在CIZA J1824.1+3029中没有观测到弥散射电辐射，也没有观测到合并前星团对之间的区域。RXC J1825.3+3026和CIZA J1824.1+3029的X射线表面亮度起伏的功率谱分别与表现出射电晕和没有检测到射电发射的星团的结果一致。我们提供…
2019-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Deep Very Large Array observations of the merging cluster CIZA J2242.8+5301: continuum and spectral imaging
尽管在理解无线电遗迹方面取得了进展，但关于潜在的粒子加速机制仍然存在悬而未决的问题。本文介绍了CIZA，J2242.8 +5301（$z=0.1921$）的深1- 4GHz VLA观测结果。我们的VLA观测首次揭示了扩散源的复杂形态和北部遗迹的沉积结构。我们发现了新的微弱的弥漫性无线电发射，延伸到北部主要遗迹的北部。我们的马赫数估计的北部和南部的遗迹，使用VLA观测和现有的LOFAR和GMRT数据获得的无线电频谱指数图的基础上，是与以前的无线电和X射线研究（$\mathcal{M}_{\rm RN}=2.58\pm0.17$和$\mathcal{M}_{\rm RS}=2.10\pm0.08$）。然而，颜色-颜色图和建模表明比从光谱指数图获得的光谱指数更平坦的注入光谱指数，这表明投影效应可能不是完全可以忽略的。南部的遗迹由五个“手臂”组成。在它的内部，我们发现了一个有尾射电星系，它似乎与遗迹有关。一个频谱指数平坦化，无线电尾巴连接到遗物，也被测量。我们认为，南部遗迹可能跟踪活动星系核化石电子，在冲击重新加速，估计强度为$\mathcal{M}=2.4$。其他尾射电星系的高分辨率映射也支持这样一种情况，即活动星系核的化石电子被合并事件复活，并可能与一些弥漫的星系团射电辐射的形成有关。
2018-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
XMM-Newton Observations of the Southeastern Radio Relic in Abell 3667
射电遗迹是位于星系团边缘的细长的非热结构，是星系团外围合并驱动的冲击加速的宇宙射线电子的同步辐射的结果。然而，在某些星团中对这种激波的X射线观测表明，它们太弱，无法通过扩散激波加速有效地加速电子，使其达到产生观测到的无线电功率所需的能量。我们在合并的星系团Abell 3667（A3667）中研究这个问题，该星系团拥有一对射电遗迹。虽然A3667中的西北遗迹已经通过多种仪器在无线电和X射线方面进行了很好的研究，但到目前为止，只有朱雀星观测到了东南遗迹区域，它检测到了遗迹上的温度跳跃，这表明存在弱冲击。我们目前的观测A3667的东南部地区与XMM-牛顿集中在无线电遗物。我们确认存在一个X射线激波的马赫数约1.8从一个明确的检测温度跳变和一个密度跳变的试探性检测，与以前的测量朱雀。我们讨论了这种测量的影响扩散冲击加速的主要机制，解释无线电文物的起源。然后，我们推测的替代方案，包括再加速和变化的马赫数沿冲击波阵面的可能性。
2018-05-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cluster Mergers and the Origin of the ARCADE-2 Excess
在多个频率的射电观测中发现了一个重要的各向同性发射分量，在22 MHz和10 GHz之间，通常被称为ARCADE-2过剩。这种无线电发射的起源是未知的，因为信号的强度，频谱和各向同性很难用传统的天体物理学机制或新的物理学（如暗物质湮灭）建模。我们提出了一个新的模型，能够解释的关键组成部分，过量的无线电发射。具体来说，我们表明，通过合并星系团湍流的非热电子的再加速能够解释的强度，光谱和各向同性的ARCADE-2数据。我们研究的参数空间的集群再加速，磁场，并合并率，发现无线电过剩可以复制假设合理的假设。最后，我们指出，未来的观测将明确确认或排除集群合并的各向同性无线电背景的贡献。
2016-10-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
An upgraded GMRT and MeerKAT study of radio relics in the low mass merging cluster PSZ2 G200.95-28.16
本文利用升级版GMRT和MeerKAT数据研究低质量并合星系团PSZ2 G200.95-28.16中的三个射电遗迹，测定其尺度、偏振和激波马赫数，并结合Chandra X射线数据讨论并合情景，发现Seahorse和R3偏离已知功率-质量相关关系，并发现一个奇异射电圈候选体。
2024-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Tracing the merger history of MACS clusters using the GMRT
星系团合并激波通过扩散激波加速有效地加速周围的电子，并通过压缩团间介质来放大磁场。因此，这类天体会产生大量的同步辐射。射电晕和Mpc尺度的外围射电遗迹有助于我们追溯团簇形成的历史。为了研究星系团的动力学状态及其与合并情景的关系，作为试点项目，我们从MACS（大规模星系团巡天）星系团样本中观察到了四个合适的候选者。观测同时进行了610和235兆赫的GMRT。我们观察到一个罕见的现象，在集群MACSJ0014.3-3022，它的主机既外围壮观的无线电遗迹和一个异常平坦的频谱中央巨射电晕的尺寸超过1.5兆秒差距。我们还报告说，另一个星团MACSJ0152.5-2852可能显示出最早和年轻的合并系统之一的迹象，我们在星团外围看到了一个微弱的0.5Mpc射电遗迹。
2014-11-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Planck clusters in the LOFAR sky. III. LoTSS-DR2: Dynamic states and density fluctuations of the intracluster medium
LoTSS-DR 2的足迹覆盖了309个PSZ 2星系团，其中83个拥有射电晕，26个拥有射电遗迹。它为我们提供了一个很好的机会，统计研究的性质，扩展集群无线电源，特别是它们与合并活动的联系。我们的目标是量化集群的动态状态，调查它们与扩展射电源的发生关系。我们还寻找集群内介质（ICM）湍流和非热特性的无线电晕在LoTSS-DR 2之间的连接。我们分析了XMM-牛顿和钱德拉档案X射线数据和计算浓度参数和质心位移，表明集群的动态状态。我们还进行了功率谱分析的X射线表面亮度（SB）的波动，调查大规模的密度扰动和估计的湍流速度色散。功率谱分析结果表明，散射密度起伏幅度较大。因此，我们只发现了一个边缘的密度涨落和集群弛豫状态之间的相关性，我们没有发现密度涨落和无线电晕功率之间的相关性。然而，注入的功率从湍流耗散计算粒子加速与无线电晕功率，其中最适合的单位斜率支持湍流（再）加速的情况。两种不同的加速度模型，渡越时间阻尼和绝热随机加速度，不能区分，由于大的离散估计的湍流马赫数。我们引入了一个新的量$[kT\cdot Y_X]_{r_\mathrm{RH}}$，它与假定马赫数不变的湍流加速功率成正比。这个量与射电晕功率密切相关，斜率也是1。
2022-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Spectral age modelling of the `Sausage' cluster radio relic
CIZA J2242.8+5301是一个后核心通道的双星合并星团，拥有一个大而薄的弧形射电遗迹，绰号“香肠”，追踪一个相对较强的冲击波阵面。我们进行空间分辨光谱拟合的无线电数据为这个无线电遗迹，使用各种光谱老化模型，找到一个一致的一组参数的冲击和无线电等离子体的目的。我们确定了残留血浆的$0.77^{+0.03}_{-0.02}$注射指数，比以前发现的明显更陡。激波前沿的标准粒子加速意味着马赫数$M=2.90^{+0.10}_{-0.13}$，它现在与X射线测量结果相匹配。激波前进速度为$v_\mathrm{shock}\approx2500$ km s $^{-1}$，这使两个子星系团的核心通道位于$0.6-0.8$ Gyr之前.我们发现一个系统的光谱年龄增加，从$0$在北侧的遗物$\sim60$ Myr在$\sim145$千秒差距到下游地区，假设一个$0.6$ nT磁场。假设电子在被“香肠”冲击加速后自由老化，光谱年龄很难与X射线和射电观测得出的冲击速度相一致。再加速或异常有效的传输粒子在下游地区和视线混合可以帮助解释系统的低光谱年龄。
2014-09-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
