Plasma 2020 - Intracluster Medium Plasmas
星系团是宇宙等级结构形成的最大、最有质量的束缚天体。重子占质量的10%多一点，大约90%的重子物质分布在整个星系团中，是热的（$T>1$ keV）、高$β$、非常弱的碰撞等离子体，即所谓的“星系团内介质”（ICM）。星系团合并、近距离引力相遇和吸积，以及来自星系的强烈反馈和来自活动星系核的相对论喷流，驱动了ICM内的风、重力波、湍流和冲击。这些动力学反过来又会产生星系团规模的磁场，加速和调节高能带电粒子的传输。动力学尺度的集体等离子体过程定义了这些ICM现象的基本特征和基本特征，这些现象主要由X射线和射电天文学家观察到。
2019-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
Powering of H$α$ filaments by cosmic rays
星系团的冷核具有线状发射丝网络。这些暗条被认为是通过活跃星系核（AGN）气泡从星系团中心抬升冷气体，或通过热的团内介质（ICM）中的局部热不稳定性产生的。因此，这些暗条要么是活动星系核反馈的信号，要么是超大质量黑洞的馈送信号。尽管其特征在于非常短的冷却时间，细丝是显著的H $α$发射体，这表明某些过程连续地为这些结构提供动力。许多冷的核心都有弥漫的射电小晕和活动星系核注入的射电等离子体，这表明宇宙射线和磁场存在于ICM中。我们认为，阿尔文波的激发CR流，CR能量的补充，通过吸积到高等离子体- $β$ ICM的特点是低CR压力支持的细丝，可以提供足够的热量的功率和维持这些细丝的发射。这种机制不需要CR穿透细丝，即使细丝与周围的ICM磁性隔离，并且它可以与细丝是从中心疏浚还是在ICM中原位形成无关地操作。这幅图与冷灯丝中看到的非热谱线比率定性一致。未来对XARM，Lynx或Athena的铁线复合体的X射线观测可以通过对正在冷却和吸积到细丝上的热等离子体中的CR量提供限制来帮助测试这个模型。
2018-03-27 astro-ph.HE
Interactions Between Radio Galaxies and Cluster Shocks - 1: Jet Axes Aligned with Shock Normals
我们利用三维MHD模拟，包括宇宙射线电子，射电星系（RG）和动态活跃的ICMs之间的相互作用的研究报告。这里我们考虑的相互作用涉及平面ICM冲击具有马赫数2- 4和他们的法线与稳定的，积极的双极RG射流穿透均匀，静止的ICM。冲击波的冲击破坏了预先形成的RG射流茧，使之形成环形涡结构。足够强的激波后风可以阻止甚至逆转逆风急流，并将急流剥离到几乎“裸露”的状态，使它们没有周围的茧。强烈的激波诱导涡度也会破坏顺风急流，因此茧状物的环状涡残留物会出现在急流可见的终点之前。环形涡旋中的磁场放大可以显著地增强其同步辐射，以及在涡旋变得与RG及其新鲜CRe供应隔离之后。我们详细研究这些动态及其可观察到的后果。
2019-04-11 astro-ph.HE
Polarization of Sunyaev-Zeldovich signal due to electron pressure anisotropy in galaxy clusters
我们描述了极化的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应与电子压力各向异性可能存在于集群内介质（ICM）。ICM是弱碰撞等离子体的天体物理学例子，其中带电粒子的拉莫尔频率大大超过它们的碰撞频率。这允许形成压力各向异性，通过绝热不变性由演化的磁场驱动，或由热通量驱动。SZ极化是在热ICM电子与宇宙微波背景（CMB）光子发生康普顿散射的过程中产生的，这是由于热ICM电子沿天平面内两个相互正交的方向的特征热速度不同造成的。该信号与包含大尺度相关各向异性的区域的光学深度以及各向异性本身的程度成线性比例。它与相对于CMB框架的星系团运动引起的极化（运动学SZ效应极化）具有相同的光谱依赖性，但可以通过其空间模式来区分。{对于具有冷锋的星系团的说明性情况，其中电子输运由库仑碰撞介导，我们估计CMB偏振度为10 $^{-8}$（$\sim 10$ nK）。由于等离子体不稳定性而增加的有效电子碰撞性将减小这种影响。因此，这种极化可能是ICM中电子碰撞性的一个独立的探测器，从天体物理学和等离子体理论的观点来看，ICM是高$β$弱碰撞等离子体的关键性质之一。
2017-11-08 astro-ph.HE
Cold Fronts: Probes of Plasma Astrophysics in Galaxy Clusters
星系团中质量最大的重子成分是“团内介质”（ICM），这是一种在X射线波段最容易观察到的弥散、热、弱磁化等离子体。尽管被观察了几十年，ICM的宏观输运性质仍然没有得到很好的约束。随着“冷锋”的发现，一条确定宏观ICM性质的道路开辟了。这些被观察为ICM中表面亮度和温度的尖锐不连续性，具有不连续性的较亮（和较密集）的一侧是较冷的一侧的属性。钱德拉X射线天文台的高空间分辨率揭示了冷锋的两个谜团。首先，它们应该受到开尔文-亥姆霍兹不稳定性的影响，但在许多情况下，它们看起来相对平滑和不受干扰。第二，两个气相之间的界面的宽度通常比等离子体中的颗粒的平均自由程窄，这表明热传导可以忽略不计。从他们发现的时候起，人们就意识到冷锋的这些特殊特性可以用来探测团簇等离子体的物理性质。在这篇评论中，我们将讨论最近的模拟冷锋的形成和演化的星系团，重点是那些试图利用这些功能来约束的ICM的物理。特别是，我们将集中在磁场，粘度和热导率的稳定性和冷锋的长期演变的影响。最后，我们讨论了哪些重要的问题仍然没有答案，以及模拟和下一代X射线天文台的未来作用。
2016-03-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Re-acceleration of Cosmic Ray Electrons by Multiple ICM Shocks
射电遗迹可能是由星系合并过程中在湍流的团内介质中诱发的多次激波产生的。Kang（2021）证明，与单次DSA相比，通过多次冲击的扩散冲击加速（DSA）对宇宙射线（CR）质子进行再加速可以提高加速效率并使CR谱平坦化。在这里，我们研究CR电子加速通过多次再加速考虑能量损失和减压的粒子分布和磁场在postshock区域之间的连续冲击通道。我们发现，如果前一次冲击比最后一次冲击强，且冲击通过间隔为$\lesssim20$ Myr，则重复再加速的累积效应是显著的。在这种情况下，CR谱和随后的辐射谱后面的最后一个冲击增强，变得比规范DSA幂律形式更平坦。结果，由无线电观测估计的激波马赫数往往高于最后一次激波的实际马赫数。因此，DSA的多个事件可以解释CR电子加速效率的提高和激波马赫数$M_{\rm X} \lesssim M_{\rm rad}$的差异，推断一些观察到的射电遗迹。
2021-08-04 astro-ph.HE
Magnetic field amplification and evolution in turbulent collisionless MHD: an application to the ICM
ICM中观测到的磁场的放大和维持通常归因于湍流发电机作用。这通常是由采用碰撞MHD模型。然而，在ICM的离子碰撞之间的平均自由程的动力学尺度的顺序，因此需要一个无碰撞的MHD描述。与碰撞MHD模拟不同，我们的研究使用相对于局部磁场方向的各向异性等离子体压力，这使得等离子体在参数空间内发生无碰撞不稳定性。在所采用的模型中，这些不稳定性通过压力各向异性的弛豫项包含在海湾中，该弛豫项模拟了镜像和消防水龙带不稳定性的反馈。这种弛豫的作用是得到与无碰撞等离子体的经验研究相一致的等离子体分布函数。我们的三维数值模拟的强迫跨音速湍流的激励下的湍流ICM的建模进行了不同的初始值的磁场强度，和不同的压力各向异性的弛豫率。我们发现，在对应于ICM条件的高β等离子体制度，快速各向异性弛豫速率给出的结果是类似的碰撞MHD模型的湍流的统计特性而言。此外，种子磁场的放大，由于湍流发电机的行动是类似的碰撞MHD模型。我们的模拟不采用各向异性弛豫显着偏离碰撞MHD的结果，并显示更多的权力在小尺度的波动的密度和速度代表的结果的不稳定性。对于这些模拟，磁场中的大尺度波动大部分被抑制，并且湍流发电机在放大种子磁场方面失败。
2013-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Deep Chandra observations of NGC 1404: cluster plasma physics revealed by an infalling early-type galaxy
团内介质（ICM）作为一种磁化和高度电离的流体，为研究地球上尚无法实现的极端条件下的等离子体物理提供了理想的实验室。NGC 1404是一个明亮的椭圆星系，当它穿过天炉座星系团的ICM时，正在被气体剥离。我们利用NGC 1404的{ \sl Chandra} X射线新观测资料研究ICM微物理。NGC 1404的星际介质（ISM）的特征是有一个尖锐的前缘，距离星系中心8 kpc，和一个短的下游气体尾部。由于NGC 1404的邻近性、{ \sl Chandra}的极好的空间分辨率和非常深（670 ksec）的曝光的组合，接触不连续性在前所未有的空间尺度（$0\farcs5=45$ \，pc）上被解决。在前缘，我们观察到了由Kelvin-Helmholtz不稳定性产生的亚kpc尺度的涡旋，并对热团簇等离子体的各向同性粘滞系数提出了5%的Spitzer上限.我们还观察到在下游剥离的尾巴，这提供了一个低粘度等离子体的进一步证据，热的星系团气体和较冷的星系气体之间的混合。假设ICM中的有序磁场应小于5\，$μ$ G，以允许KHI的发展。刚好在接触边缘外部缺乏明显的磁性覆盖层与这样的上限一致。
2016-12-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
ICM cooling, AGN feedback and BCG properties of galaxy groups-Five properties where groups differ from clusters
我们使用Chandra数据对26个星系群的样本进行了限制，限制了ICM的中心冷却时间（CCT），并根据其中心冷却时间将这些星系群分为强冷核（SCC）、弱冷核（WCC）和非冷核（NCC）。最亮的星团星系（BCG）的总射电光度是使用射电目录数据和文献获得的，并与CCT进行比较，以了解气体冷却和射电输出之间的联系。我们用2 MASS数据确定了BCG的K波段光度，并用它来约束SMBH的质量，然后将其与射电输出进行比较。我们还测试了BCG光度与整体X射线光度和该组质量之间的相关性。所观察到的冷芯/非冷芯分数组是可比的集群。然而，可以看到显著的差异。对于群集，所有SCC都具有中心温度下降，但对于组，情况并非如此，因为某些SCC具有中心上升的温度曲线。虽然对于集群样本，所有SCC集群都有一个中央无线电源，而只有45%的NCC，对于组样本，所有NCC组都有一个中央无线电源，而SCC组只有77%。对于星系团，有迹象表明射电光度和CCT之间存在着一种负相关的趋势，而这在星系团中是不存在的。在SCC星团中观察到的射电光度与黑洞质量的趋势的迹象是不存在的群体。BCG光度与星团X射线光度/星团质量之间的强相关性对于组而言显著减弱。我们的结论是，有重要的区别集群和集团内的ICM冷却/活动星系核反馈范例。
2014-03-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Coma cluster $γ$-ray and radio emission is consistent with a secondary electron origin for the radio halo
本文证明后发星系团射电晕和γ射线辐射在广泛磁场范围内与次级电子起源一致，并发现CRp能量密度占比随半径增大而上升。
2024-04-19 astro-ph.HE
The Stability of Weakly Collisional Plasmas with Thermal and Composition Gradients
在过去的十年中，大量的努力一直致力于了解的稳定性，输运现象，和长期演化的弱碰撞，磁化等离子体的温度分层。这些研究提高了我们对团簇内介质（ICM）物理的理解，但假设ICM是均匀的。然而，如果重元素沉积在星系团的内部区域，这可能不是一个很好的近似值。本文分析了一个弱碰撞、磁化的平面平行大气的稳定性，它在温度和成分上都是分层的。这使我们能够第一次讨论的动力学弱碰撞环境中的热传导，动量输运和离子扩散是各向异性的方向的磁场。我们表明，根据温度和平均分子量的梯度的相对符号和幅度，等离子体可以受到各种各样的不稳定模式，其中包括修改的磁热不稳定性（MTI），热通量驱动的浮力不稳定性（HBI），和超稳定重力模式以前在均匀介质中研究。我们讨论的天体物理意义，我们的研究结果的一个代表性的星系团的氦已经沉积。我们的研究结果表明，如果平均分子量梯度足够陡，则可以减轻由HBI的自然结果产生的磁场配置引起的芯绝缘，其在均匀介质中是MTI稳定的，即，$(\nabla μ)/μ> (\nabla T)/T$。这项研究是理解ICM中磁湍流和重元素扩散之间相互作用的第一步。（节略）
2013-02-14 astro-ph.HE
Surface brightness discontinuities in radio halos. Insights from the MeerKAT Galaxy Cluster Legacy Survey
本文利用 MeerKAT 星系团遗产巡天数据和梯度滤波边缘检测方法，在包括子弹星系团在内的多个射电晕中系统搜寻表面亮度间断，发现射电间断常与 X 射线热气体边缘共位，揭示了 ICM 中热与非热成分通过冻结磁场的强耦合，并证明射电观测可有效探测激波和冷锋。
2023-04-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fractional polarization and magnetic fields in the ICM
本工作的目的是研究团簇内介质（ICM）磁场的平均性质，并寻找ICM热性质和团簇射电辐射之间可能的关联。我们从最高X射线通量的星系团样本中选取了39个大质量星系团，利用北方VLA巡天资料分析了距星系团中心10个核半径范围内射电源的部分偏振。继Murgia等人（2004）之后，我们研究了不同的磁场强度如何影响观测到的位于离星系团中心不同投影距离的源的极化发射。此外，统计测试进行调查的分数极化趋势在不同的热和非热性质的集群。我们发现分数极化随团簇碰撞参量的变化趋势是，分数极化在团簇外围增加，向团簇中心减小。这种趋势可以用中心值为几个$μ$ G的磁场模型来再现。logrank统计检验表明，在有射电晕和无射电晕的星系团中，源的去极化趋势没有差异，而在有冷核和无冷核的星系团中，源的去极化趋势有显著差异。具有高温度和低温度的集群之间的比较不产生显著差异。虽然气体密度的作用应该得到更好的解释，但这些结果为需要ICM磁场的作用来解释星系团中冷核和射电晕的存在的模型提供了重要的指示。
2011-03-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Using diffuse radio emission in clusters of galaxies to probe the cosmic web, cosmic rays and dark matter
漫射射电源的研究对于我们了解星系团的物理条件以及大尺度磁场在相对论粒子在团内介质（ICM）中传播中所起的作用是必不可少的。由于耗散过程，ICM的热等离子体包含无用的信息的结构和CR的形成。这种过去和现在的信息是由它的非热辐射完整地携带的，这种非热辐射是由高度相对论性的粒子在大尺度磁场中螺旋运动引起的。漫射射电辐射与活动星系核现象无关，也没有光学对应物。相反，它与ICM相关，其特征在于陡峭的频谱。低表面射电亮度特征被认为是通过相对论电子的残余群体的再加速或与ICM的质子-质子碰撞形成的。漫射射电源通常分为“遗迹”、“晕”、“迷你晕”和“射电幽灵”。我们用67个红移为0.02 < z < 0.1的邻近星系团的样本来研究漫射射电辐射与大尺度结构（宇宙网）、暗物质（DM）和宇宙射线（CR）之间的关系。我们的样本的集群在低红移包含地区的无线电流量低于Jy水平是非常适合的DM的研究。DM晕可以显著地有助于在低亮度下的源的计数。我们报告正在进行的工作。
2013-09-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effects of Multi-scale Plasma Waves on Electron Preacceleration at Weak Quasi-perpendicular Intracluster Shocks
与星系团合并有关的射电遗迹表明，在团内介质（ICM）中，相对论电子在合并驱动的低音速马赫数（$M_{\rm s}\lesssim 3$）激波中加速。最近的研究表明，电子注入到扩散激波加速（DSA）中可以通过$β=P_{\rm gas}/P_{\rm B}\approx 20-100$激波的激波脚中的类费米加速和$β\approx 1-5$激波跃迁中的随机激波漂移加速（SSDA）来实现。在这里，我们将探讨如何SSDA可以促进电子预加速弱准垂直（$Q_{\perp}$）冲击$β\approx 20-100$等离子体中进行粒子模拟在二维域大到足以涵盖离子尺度波。我们发现，在超临界冲击与$M_{\rm s}\gtrsim M_{\rm AIC}^*\sim 2.3$，多尺度波被激发的离子和电子温度各向异性的下游的冲击斜坡，并通过随机俯仰角散射的诱导波，电子被限制在冲击过渡的延长时间。通过沿运动电场的梯度漂移获得能量，电子可以在这样的ICM冲击下一路预加速注入DSA。我们的研究结果表明，在ICM弱冲击的电子DSA过程可以解释的射电遗迹的起源。然而，由于某些射电或X射线观测得到的射电遗迹激波的马赫数低至$M_{\rm s}\sim 1.5$，因此需要用$M_{\rm s}< 2.3$进一步研究亚临界激波的电子加速。
2021-04-24 astro-ph.HE
Suzaku Observations of the Cold Front in A3667: a Non-Equilibrium Ionization State of the Intracluster Medium
本研究利用Suzaku卫星分析合并星系团A3667冷锋处的X射线光谱，发现冷锋内部的团簇内介质处于非平衡电离状态，其时间尺度远短于热平衡尺度，可能与微弱跨音速搅动运动及延伸的射电晕有关。
2024-08-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Relativistic ions with power-law spectra explain radio phoenixes
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
研究通过相对论性离子的幂律谱解释射电凤凰的曲谱特征，提出该模型能更好地拟合所有凤凰现象，仅需三个自由参数。
2025-03-10 astro-ph.HE
Chandra view of Abell 407: the central compact group of galaxies and the interaction between the radio AGN and the ICM
Abell 407（A407）是一个独特的星系团，在30 kpc半径区域内拥有一个由9个星系（命名为“Zwicky's Nonet”; G1 - G9）组成的中央致密群。星团核心还拥有一个明亮的射电活动星系核（AGN），4C 35.06，螺旋扭曲的喷流延伸超过200 kpc。利用A407的44 ksChandra观测资料，研究了其团内介质和中心星系的X射线性质。A407的平均X射线温度为2.7 keV，$M_{200}$为$1.9 \times 10^{14} {M_{\odot}}$。我们认为，A407有一个弱冷核，在$r < 60$ kpc尺度，并在其最中心，$< 1$ -2 kpc半径，一个小的星系日冕与强射电活动星系核。我们还得出结论，AGN 4C 35.06的宿主星系最有可能是G3。我们认为，中央集团的星系正在经历一个“缓慢合并”的过程。合并时标的范围是$0.3\sim2.3$ Gyr，未来最亮的星团星系（BCG）的恒星质量将是$7.4\times10^{11} M_{\odot}$。我们发现与射电喷流重叠的区域具有较高的温度和金属丰度。这与活动星系核的反馈活动是一致的。星系团的中心熵比其他星系团的中心熵高，这可能是由于活动星系核的反馈和/或合并活动。有了所有这些事实，我们认为A407是本地宇宙中一个独特而罕见的系统，可以帮助我们了解大规模BCG的形成。
2022-02-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Suppression of thermal conduction in a mirror-unstable plasma
ICM等离子体在离子拉莫尔半径量级的尺度上会受到水龙带和镜像不稳定性的影响。镜面不稳定性产生磁场强度的波动$δB / B \sim 1$。这些波动作为热传导电子的磁陷阱，抑制它们的传输。我们计算的有效平行的ICM中的不稳定性的演化的不同阶段的镜像波动的存在下的热导率。镜像波动的幅度受到场强的最大值和最小值的限制，与平均值没有大的偏差。这一关键性质导致在大尺度上对热传导的有限抑制。我们发现抑制到$\approx 0.2$的斯皮策值的长期阶段的扰动的增长，和$\approx 0.3$的饱和阶段。这种效应除了其他抑制机制之外，还独立于它们发挥作用。在全球范围内，波动$δB / B \sim 1$可以出现在更大的尺度上，其量级为湍流运动的尺度。然而，我们并不期望这些大的抑制热传导，因为它们的规模是相当大的比ICM电子的碰撞平均自由程。所获得的抑制热传导的一个因素的$\sim 5$似乎是一个弱碰撞镜像不稳定等离子体的特性和潜在的普遍性。
2016-06-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Intracluster magnetic filaments and an encounter with a radio jet
薄的同步辐射丝越来越多地出现在团内介质（ICM）中。我们提出的第一个例子之间的直接相互作用的磁丝，射电喷流，和一个致密的ICM团在穷人集群阿贝尔194。这使得第一次探索动态和可能的历史磁场和宇宙射线在这样的灯丝。我们的观测来自MeerKAT星系团遗产巡天和LOFAR两米巡天。在射电星系3C 40 B的东面，有一个突出的220千秒差距长的丝状体，非常微弱地延伸到300千秒差距，并显示出与其北方喷流相互作用的迹象。它们在喷流的弯曲处弯曲，并在法拉第深度空间与喷流相交。X射线表面亮度在灯丝上下降;这表明相对论粒子和场对压力平衡有显著贡献，并抽空了$\sim$ 35 kpc圆柱体中的热等离子体。我们探讨了相对论性电子是否可以沿着3C 40 B的细丝流动，并提出了一个合理的替代方案，即磁化细丝a）由大规模合并后ICM流中的剪切运动产生，b）通过与ICM中的射流和流的相互作用而拉伸，放大了嵌入的磁场，以及c）通过电子感应加速器型加速或恶性加速的ICM宇宙射线电子的扩散被再激励的相对论电子灌注。我们使用法拉第深度测量来重建灯丝和3C 40 A和B的一些3D结构。
2022-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Extended X-ray emission around FR II radio galaxies: hotspots, lobes and galaxy clusters
我们提出了一个系统的分析的扩展X射线发射发现约35 FR II射电星系从修订后的第三剑桥目录（3CR）钱德拉快照调查与红移之间的0.05至0.9。我们的目标是（i）测试FR II射电星系周围是否存在扩展的X射线发射，（ii）调查扩展的发射起源是由于种子光子的逆康普顿散射所产生的宇宙微波背景（IC/CMB）或热发射从一个团内介质（ICM）和（iii）测试这种扩展的发射对热点探测的影响。我们通过研究其形态来研究扩展X射线发射的性质，并将我们的结果与低频射电观测（即，$\sim$ 150 MHz），在TGSS和LOFAR档案，以及与光学图像从泛星。此外，我们还优化了3CR FR II射电星系热点的X射线对应物的搜索。我们发现，在我们的样本中，$\sim$ 90%的样本沿无线电轴有统计学显著的扩展发射（$>$ 3 $σ$置信水平），$\sim$ 60%的样本沿垂直方向有统计学显著的扩展发射。我们确认了在0.5 - 3 keV中检测到7个热点。在垂直于射电轴的方向上的发射与沿射电轴的方向上的发射相当的情况下，我们认为基本的辐射过程是来自ICM的热发射。否则，主要的辐射过程可能是来自瓣的非热IC/CMB发射。我们发现，非热IC/CMB是占主导地位的过程中，$\sim$ 70%的来源，在我们的样品中，而热发射从ICM占主导地位的$\sim$ 15%。
2020-11-09 astro-ph.HE
Cosmic rays in galaxy clusters and their non-thermal emission
射电观测通过射电晕和外围遗迹形式的扩展同步辐射的存在证明了相对论粒子和与团内介质（ICM）相关的磁场的存在。这一观测证据对ICM的物理学有着根本性的影响。星系团中的非热成分确实是对星系团内非常活跃的过程的独特探测，这些过程将引力和电磁能消耗到宇宙射线和磁场中。这些成分强烈影响ICM的（微观）物理性质，包括粘度和电导率，也有潜在的后果集群本身的演变。星系团中宇宙射线的性质和性质，包括星系团尺度上观测到的射电辐射的起源，在过去十年中引发了一场活跃的理论辩论。直到最近，我们才开始解决这个领域中一些最重要的问题，这要归功于最近在射电和高能观测方面的进展。宇宙射线和星系团非热辐射的性质取决于ICM的动力学状态、ICM中粒子加速机制的效率以及这些宇宙射线的动力学。在这篇评论中，我们详细讨论了宇宙射线在星系团中的加速和传输，以及最相关的观测里程碑，这些里程碑为我们理解这一物理学提供了重要的步骤。最后，展望新一代观测工具的可能性，我们将重点关注无线电和高能观测在不久的将来似乎是最重要的前景。
2014-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Diffusive Shock Acceleration Simulations of Radio Relics
最近的射电观测已经在星系团中发现了一类结构，即所谓的射电遗迹。从这些来源的无线电辐射被解释为同步辐射从GeV电子回旋在微G级的磁场。射电遗迹，大多位于星系团的外围，似乎与冲击波有关，特别是在合并过程中产生的冲击波。事实上，它们似乎是很好的结构，以识别和探测这样的冲击内集群介质（ICM），只要我们了解电子加速和再加速在这些冲击。在本文中，我们描述了随时间变化的模拟扩散冲击加速在弱冲击，预计将被发现在ICMs。新鲜注入以及预先存在的人口的宇宙射线（CR）电子被认为是，通过同步加速器和逆康普顿的能量损失。然后，我们比较的同步辐射通量和光谱分布估计从模拟与那些在两个观测良好的射电文物CIZA J2242.8+5301和ZwCl 0008.8 +5215。考虑到CR电子注入在马赫数M <~几的弱激波中是相当低效的，射电遗迹的存在可能表明ICMs中预先存在低能CR电子的布居。最后讨论了我们的结果对射电遗迹合并冲击的意义。
2012-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Recent Progress in Modeling the Macro- and Micro-Physics of Radio Jet Feedback in Galaxy Clusters
本文综述近十年星系团射电喷流反馈的宏观与微观物理数值模拟进展，介绍了相关数值技术发展、模拟覆盖的物理过程及宇宙学环境应用，梳理了领域现状与待解决问题。
2023-06-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Large-scale diffuse radio emission from clusters of galaxies and the importance of low frequency radio observations
星系团中非热成分的存在现在已经清楚地确定了。研究了几个星系团的团内介质（ICM）的射电散射辐射，其表现形式为射电晕和遗迹。这些辐射是来自与热气体混合的相对论电子群的同步辐射，并通过微高斯湍流磁场扩散。射电晕无疑是星团非热活动的最有趣的证据，了解其起源是ICM物理学最有趣的问题之一。我回顾了在过去几年中获得的观测和理论结果，并讨论了影响目前（如GMRT）和未来的低频射电望远镜（LOFAR，LWA）在我们的理解非热现象的星系团。
2009-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
X-ray Spectroscopy of Galaxy Clusters
星系团是宇宙中体积最大、结构清晰的天体，是研究星系团内介质和星系团星系群演化的理想实验室。对于被加热到X射线辐射温度的ICM，X射线光谱学是深入了解星系团结构和天体物理学的最重要工具。在这篇综述中，我们回顾了解释热的、稀薄的等离子体的X射线光谱的基本原理，并举例说明了X射线光谱的广泛的科学应用。星系团质量的测定对宇宙学非常重要，它的关键在于精确的ICM光谱温度测定。ICM的热结构研究为我们提供了一个非常有趣的星系形成和演化过程中能量释放的化石记录。ICM的温度和压力分布为我们了解星系团的合并过程以及合并能量以湍流形式的耗散提供了重要的信息。中心的冷却核心是有趣的实验室，可以研究气体冷却，恒星和黑洞形成以及能量反馈之间的相互作用，这是通过X射线光谱学进行诊断的。由ICM的X射线谱推算的元素丰度提供了不同超新星对重元素核合成贡献的宇宙历史记录，其空间分布部分反映了ICM中重要的输运过程。一些讨论等离子体诊断条件的热平衡和展望未来的前景X射线光谱簇研究完成我们的评论。
2009-07-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
MHD Simulations of AGN Jets in a Dynamic Galaxy Cluster Medium
本文对从高分辨率宇宙学模拟中提取的星系团中央活动星系核（AGN）间歇喷流进行了一对三维磁流体动力学模拟。选定的星团被选为一个明显相对宽松的系统，在近7 Gyr没有经历过重大合并。尽管有这种特征和历史，集群内介质（ICM）包含相当活跃的“天气”。我们探讨了这种ICM天气的AGN喷流和叶的形态演化的影响。在两个模拟中，射流的方向是不同的，因此它们探测ICM结构和动力学的不同方面。我们发现，即使这个集群，可以被描述为放松的观测标准，大规模的，散装ICM运动可以显着扭曲的射流和叶。对模拟的合成X射线观测表明，喷流产生了复杂的空腔系统，而合成射电观测揭示了类似于广角尾（WAT）射电源的喷流和叶的弯曲。在2600万年的周期内，使用50%的占空比，对喷射器进行开关循环。这导致了类似于“双-双”射电星系的形态特征。虽然射流和ICM磁场在模拟中通常太弱而不能在动力学中起主要作用，但麦克斯韦应力仍然可以在局部变得显著。
2012-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Stochastic reacceleration of relativistic electrons by turbulent reconnection: a mechanism for cluster-scale radio emission ?
在本文中，我们调查的情况下，相对论粒子的再加速扩散区域的重联和磁发电机在super-Alfvenic，不可压缩的大尺度湍流。我们提出了一个探索性的研究，这种机制在簇内介质（ICM）。考虑到ICM中的大尺度湍流，我们采用了一种基于湍流重联和MHD湍流的重联方案。在这种情况下，粒子分别在重联区和磁力发电机区以系统的方式加速和减速，并在较长的时间尺度上经历随机过程，扩散到这些位置（类似于二阶费米）。我们的研究扩展到更大尺度的数值研究，重点是加速和周围的湍流重连区。我们认为，这种机制可能在星系团中的相对论电子的再加速中发挥作用，为解释星系团尺度弥散射电辐射的起源提供了一个新的物理方案。事实上，不同于目前提出的湍流再加速模型，例如无线电晕，这种机制是基于大规模不可压缩和超阿尔文湍流的影响。在这个新的模型中，湍流控制着相对论粒子和磁场线之间的相互作用，这些磁场线在湍流ICM中扩散、重新连接和拉伸。
2016-03-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic-ray confinement in radio bubbles by micromirrors
本文提出利用 ICM 中微镜增强宇宙射线散射，解释射电气泡长距离浮力上升时仍能约束高能宇宙射线并维持其形态。
2024-04-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
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
Indications of an offset merger in Abell 3667
本研究通过 XMM-Newton 数据重新分析 Abell 3667 的 ICM 分布和视线速度，发现 RG1 涡旋等旋转特征及速度差异，支持偏移并合情景而非正面并合。
2024-06-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the origin of giant radio halos through radio and gamma-ray data : the case of the Coma cluster
我们结合所有可用的信息的光谱形状和形态的后发座星系团的射电晕的γ射线上限获得的费米-LAT和来自法拉第旋转措施（RM）的磁场强度。我们探讨了射电晕是由于团簇内介质（ICM）中p-p碰撞产生的次级电子的同步辐射的可能性。首先，我们研究纯次级模型的情况。我们使用观测到的晕的射电亮度的空间分布来约束模型所需的集群中的宇宙射线（CR）的量及其空间分布。在正则假设的光谱的CR是一个幂律的动量和秒的频谱是固定的，我们发现，组合的陡峭的光谱的CR必要的解释晕的频谱和他们非常广泛的空间分布（和大能量密度）的结果在伽马射线发射超过目前的限制，除非集群磁场是足够大。然而，这样的字段似乎与来自RM的约束不一致。其次，我们研究了基于次级粒子的更复杂的模型，其中CR质子和它们的次级粒子都被MHD湍流再加速。我们表明，在这些条件下，它是可以重现的无线电数据和预测的伽马射线与费米-LAT限制，没有紧张的集群磁场的约束。如果湍流和磁场的能量密度都与ICM成比例，那么MHD湍流对二次流的再加速也需要比ICM更平坦的CR空间分布。然而，更广泛的湍流和场的空间分布和/或ICM中额外初级电子的再加速大大缓解了这一要求。
2012-08-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Turbulence and Particle Acceleration in Giant Radio Halos: the Origin of Seed Electrons
大约1/3的X射线发光星系团在~Mpc尺度上表现出平滑的、非偏振的射电辐射，被称为巨射电晕。射电晕的一个有希望的模型是由团内介质（ICM）的湍流对种子相对论电子的费米-II加速;库仑损耗禁止来自热池的加速。然而，种子电子的起源从未被充分探索过。在这里，我们整合的宇宙线（CR）的电子和质子分布的福克-普朗克方程的宇宙学模拟的团簇形成。对于标准的假设，结构形成冲击导致种子电子人口产生过于集中的无线电发射。相反，我们提出了三个现实的情况下，每一个都可以重现在后发座星系团中观察到的空间平坦的无线电发射：（1）注入的湍流能量密度热热能密度的比率显着增加半径，在宇宙学模拟。这产生平坦的无线电轮廓，即使CR的种子种群随着半径而陡峭。(2)高能CR质子的自约束可能是低效的，当ICM相对静止时，CR质子可能以阿尔芬速度流到集群外围。空间上平坦的CR质子分布发展并产生所需的次级种子电子群。(3)CR质子到电子的加速效率K_ep ~ 0.1被假定为大于我们的银河系（K_ep ~ 0.01），这是由于激波处的磁几何结构。由此产生的初级电子占主导地位。由于与次级电子相比，它们的密度依赖性较弱，这些初级电子也可以重现射电观测。这些竞争的非平凡的解决方案提供了在高β ICM的非热过程的精辟的探针。
2015-03-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Plasma physics of the intracluster medium
本章简述星系团内介质等离子体物理，分别探讨热等离子体的稳定性、粘度、磁场放大及宇宙射线加速传输，并结合观测与未来X射线及射电任务前景，阐明星系团作为研究热稀薄等离子体物理的宇宙实验室作用。
2022-05-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Suppression of electron thermal conduction in the high $β$ intracluster medium of galaxy clusters
了解星系团中热团内介质（ICM）的热力学状态需要了解等离子体输运过程，特别是热传导过程。然而，在类似ICM的条件下，等离子体中热传导的基本物理学还有待阐明。我们使用粒子在细胞模拟和分析模型，探索动力学的ICM等离子体（小gyroradius，大的平均自由程，和强烈的次主导磁压力）驱动的扩散热通量与热传导。线性理论揭示了哨声波是由不稳定的电子热通量驱动的，即使在热通量很弱的情况下。电子与这些波的共振相互作用在散射电子和抑制热通量方面起着关键作用。在一维模型中，只有平行于磁场的哨声模式被捕获，只有共振电子在相反的方向上移动的热通量和电子热通量抑制是小的。在2D或更高的空间中，斜哨声模式也会与沿热通量方向移动的电子共振。共振的重叠导致电子分布函数的有效对称化和热通量的强烈抑制。结果表明，在ICM的热传导可能会受到强烈的抑制，可能可以忽略不计的水平。
2016-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The beautiful mess in Abell 2255
我们目前的LOFAR观测无线电天空中最壮观的物体之一：阿贝尔2255。这是一个邻近的（$z = 0.0806$）合并星系团，它是在星系团内介质（ICM）中首次发现的射电晕之一。中央$\sim10$ Mpc $^2$区域144 MHz的深LOFAR图像显示了不同尺度的过多发射，从几十kpc到超过Mpc的大小。在这项工作中，我们专注于集群的最里面的区域。在观测到的众多有趣的特征中，我们发现了镶嵌在射电晕中的显着的明亮和不规则结构。我们将档案WSRT 1.2 GHz的数据来研究漫同步辐射的光谱特性，并发现一个非常复杂的光谱指数分布的光晕跨越了很宽的范围内的值。我们结合无线电数据与钱德拉观测调查之间的联系，通过定量比较无线电和X射线的表面亮度和无线电发射的光谱指数与ICM的物理量的热和非热组件。尽管在射电晕中观察到许多结构，我们发现X射线和射电辐射总体上是相关的。最陡的光谱发射位于星系团中心，并跟踪高熵区域，这一事实可能表明存在由射电星系注入的种子粒子，这些粒子通过湍流在ICM中传播，产生扩展的射电晕。
2020-06-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Impact of Radio AGN Bubble Composition on the Dynamics and Thermal Balance of the Intracluster Medium
活动星系核（AGN）的馈送和反馈是理解星系团核心内团内介质（ICM）动力学和热力学的关键。虽然活动星系核喷流膨胀的射电泡可能受到宇宙射线（CR）的动力支持，但CR主导的喷流的影响还没有得到很好的理解。在这项工作中，我们进行三维模拟的CR-射流反馈在一个孤立的集群大气中，我们发现CR射流影响的多相气体不同的射流为主的动能。特别地，CR气泡可以更有效地提升团簇气体并引起热ICM的向外膨胀。由于膨胀产生的绝热冷却和CR气泡直接混合产生的加热效率较低，ICM更容易发生局部热不稳定性，这将增强活动星系核上的混沌冷吸积。在气泡形成过程中形成的冷气量及其后期演化敏感地取决于是否包括CR输运过程。我们还发现，低级别，亚音速驱动的湍流AGN喷气机举行的动能和CR喷气机，然而，运动学是一致的瞳测量。最后，我们仔细讨论了每个气泡模型的关键可观察到的签名，专注于伽马射线发射（和费米相关的比较），以及热Sunyaev-Zel'dovich约束。
2018-11-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Another shock for the Bullet cluster, and the source of seed electrons for radio relics
与澳大利亚望远镜紧凑阵列的观测，我们发现一个高度细长的Mpc尺度的扩散射电源的子弹集群1 E0657 -55.8，我们认为具有的位置，光谱和偏振特性的射电遗迹的东部外围。这个强大的遗迹（2.3+/-0.1 x 10^25 W Hz^-1）由一个明亮的北方灯泡和一个微弱的线性尾巴组成。该灯泡发射出观测到的无线电通量的94%，并具有任何已知遗迹中最高的表面亮度。与线性尾部完全一致，我们在星团的钱德拉深像中发现了一个尖锐的X射线表面亮度边缘-这是热星团内介质（ICM）中激波前沿的特征，位于星团的另一侧，与著名的弓形激波相反。这个X射线冲击波与遗迹重合的新例子进一步支持了这样一个假设，即星团外部区域的冲击波可以通过扩散冲击波（再）加速形成遗迹。有趣的是，我们的新遗物表明，再加速的种子电子来自射电星系的局部残余，我们很幸运在它完全分裂之前抓住了它。如果这种情况下，当冲击穿过被老化的相对论等离子体污染的ICM的明确区域时，遗迹形成-与通常的假设相反，种子均匀地混合在ICM中-也是其他遗迹的情况，这可能解释外围遗迹的一些特殊性质。
2016-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fast and "lossless" propagation of relativistic electrons along magnetized non-thermal filaments in galaxy clusters and the Galactic Center region
Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理研究所）；Space Research Institute (IKI)（空间研究所）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；Universitäts-Sternwarte, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学物理学院天文台）；Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) - Istituto di Radioastronomia (IRA)（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, Department of Physics, University of Oxford（牛津大学理论物理鲁道夫·派尔斯中心）；Merton College, Oxford（牛津大学默顿学院）
研究提出在星系团和银河系中心区域，非热压力支撑的有序磁场丝状结构可使相对论电子在无绝热损失的情况下快速传播，并预测同步辐射转折频率与周围气体压力相关。
2025-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Radio and X-ray connection in radio mini-halos: implications for hadronic models
在松弛星系团中观测到的射电微晕（MH）探测了数百kpc尺度上的相对论粒子的存在，超出了中央活动星系核直接影响的尺度，但产生相对论电子的机制的性质仍然存在争议。在这项工作中，我们探讨了在MH样品的ICM的热和非热组件之间的连接，我们研究了它的相对论电子的起源强子模型的影响。通过对射电和X射线表面亮度的逐点比较，研究了热与非热的联系。我们通过考虑蒙特卡罗链随机产生的网格的影响，扩展了通常应用于巨射电晕的方法。与通常观察到的巨型射电晕相反，我们发现我们样品中的迷你晕在射电和X射线之间具有超线性标度，这表明相对论电子和磁场的峰值分布。我们使用无线电和X射线的相关性来约束强子模型的物理参数，我们比较了模型的预测与当前的观察。具体来说，我们专注于一个模型，其中宇宙射线注入的中央活动星系核，他们产生的ICM的二次电子，我们假设的作用，湍流再加速是可以忽略不计的。这个模型允许我们把活动星系核的宇宙线亮度限制在$\sim10^{44-46}$ erg s $^{-1}$，中心磁场限制在10-40 $μ$ G.假设这些模型参数计算得到的$γ$射线通量不违反费米-LAT望远镜设定的$γ$射线漫发射上限。现在需要进一步的研究来探索这些大磁场与法拉第旋转研究的一致性，并研究次级电子和ICM湍流之间的相互作用。
2020-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Sound-Wave Instabilities in Dilute Plasmas with Cosmic Rays: Implications for Cosmic-Ray Confinement and the Perseus X-ray Ripples
具有各向异性粘性和传导特性的弱碰撞磁化等离子体普遍存在于星系、晕和团内介质（ICM）中。宇宙射线（CR）在这些环境中也发挥着重要作用，通过为热等离子体提供额外的压力和加热。本文用Braginskii MHD方法对热气体进行了宇宙射线弱碰撞等离子体的线性稳定性分析。我们假设CRs流的阿尔文速度，这在弱碰撞等离子体依赖于压力各向异性（$Δp$）的热等离子体。我们发现，这种$Δp$依赖性引入了CR压力和气体密度波动之间的相移。这驱动了快速增长的声学不稳定性：当CR压力与气体压力之比为$\gtrsim αβ^{-1/2}$时，CR抵消了各向异性粘性对声波的阻尼，并引起波的增长，其中$β$是热压力与磁压力之比，而$α$（通常为$\lesssim 1$）取决于其他无量纲参数。在高$β$环境（如ICM）中，该条件满足小CR压力。我们推测，这里研究的不稳定性可能有助于高能量CR的散射和激发的声波在星系晕，集团和集群等离子体，包括长波长X射线波动的\textit{Chandra}观测英仙座星系团。在稀释等离子体中的冲击附近也可能是重要的（例如，星系团维里激波或银河风终止激波），其中CR压力局部增强。
2020-02-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
LOFAR observations of galaxy clusters in HETDEX
以射电晕和遗迹形式存在的星团弥散射电源揭示了宇宙线和磁场在星团内介质（ICM）中的存在。这些宇宙射线被认为是通过ICM湍流和由星系团合并事件产生的冲击波（再）加速的。在这里，我们的特点是存在于已知的星系团在HETDEX春季领域，覆盖424度$^2$的弥漫性无线电发射。为此，我们开发了一种方法来从使用LoTSS DDF管道处理的LOFAR观测中提取单个目标。该过程使得能够改进所选目标的多个点的校准和联合成像以及去卷积。校准策略也可用于LOFAR低波段天线（LBA）和国际基线观测。普朗克PSZ 2星系团中具有任何明显与ICM有关的弥散射电辐射的部分是$73\pm17\%$。我们在HETDEX春季场共探测到10个射电晕和12个候选晕。五个集群拥有无线电遗迹。普朗克PSZ 2星系团中射电晕的比例为$31\pm11\%$，当包括候选射电晕时，比例为$62\pm15\%$。基于这些数字，我们预计在PSZ 2集群中的LoTSS调查中至少会发现$183 \pm 65$无线电晕，这与预测一致。通过对射电图像拟合指数模型，计算了射电晕的积分通量密度。从这些通量密度，我们确定的集群质量（M $_{500}$）和康普顿Y参数（Y $_{500}$）150 MHz的无线电功率（P $_{\rm{150 MHz}}$）标度关系普朗克PSZ 2检测到的无线电晕。我们发现，这些关系的斜率比从1.4 GHz的无线电…
2020-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Effect of Environment on the Formation of Halpha Filaments and Cool Cores in Galaxy Groups and Clusters
本文介绍了利用钱德拉X射线天文台和马里兰麦哲伦可调谐滤波器对10个星系群和17个星系团进行X射线和H α联合研究的结果。我们发现，在10^13 < M_500 < 10^15 Msun的质量范围内，成组和成团的H α细丝的形态或检测频率没有差异。在52%的置信水平下，Halpha发射的检测频率仅弱依赖于系统的总质量。相比之下，我们发现Halpha细丝的存在与全球（89%置信水平）和核心（84%）ICM熵以及X射线冷却率（72%）密切相关。因此，Halpha细丝是冷却ICM的极好替代物。与BCG的射电性质相比，Halpha细丝与ICM的冷却性质的相关性更强;这进一步支持了这些细丝与热不稳定的快速冷却的ICM直接相关的场景，而不是无线电气泡。ICM的冷却效率，定义为每单位气体质量的X射线冷却速率，示出与总系统质量，表明组在冷却比集群更有效。这一结果意味着，在冷核心的系统中，活动星系核的反馈与系统的总质量成比例，与早期的建议一致。
2011-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
The challenge of turbulent acceleration of relativistic particles in the intra-cluster medium
宇宙射线电子（CRe）在星系团内介质（ICM）中的加速是通过射电观测探测的，这些观测探测了一小部分星系团中的扩散的、Mpc尺度的同步辐射源。巨大的射电晕是ICM中非热活动最壮观的表现，目前的解释是假设在大规模集群合并期间驱动的湍流在几个GeV的CRe重新加速。这种情况意味着ICM中的复杂机制的层次结构，这些机制将能量从大尺度上消耗到等离子体中的电磁波动和粒子加速的无碰撞机制中。在本文中，我们专注于物理加速可压缩湍流。电磁波动的频谱和阻尼机制以及CRe的平均自由程（mfp）是决定加速效率的最相关成分。然而，这些成分在ICM知之甚少，我们表明，湍流加速度的计算也敏感，这些不确定性。另一方面，这一事实意味着星系团的非热性质探测了ICM的复杂微观物理和弱碰撞性质。
2015-09-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Discovery of an X-ray cavity near the radio lobes of Cygnus A indicating previous AGN activity
天鹅座A拥有一个星系团中的Fanaroff-Riley（FR）II类射电星系中最近的强大射电喷流，在那里可以详细研究喷流与团内介质（ICM）的相互作用。我们使用了大量的钱德拉档案数据，VLA和新的LOFAR观测揭示了新的光与ICM的喷流的相互作用。我们确定了一个X射线空腔的分布在X射线发射等离子体的区域南部的天鹅座A核，具有较低的压力比周围的介质。LOFAR和VLA射电观测表明，腔中充满了同步辐射等离子体。光谱年龄和空腔的浮力时间表明，年龄至少与目前的天鹅座A喷流一样大，不会比这个时间大两倍。我们认为，这个空洞是在天鹅座A的前一个活跃阶段创建的，当时活动星系核（AGN）的能量输出比今天少了大约两个数量级。
2012-07-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Are radio minihalos confined by cold fronts in galaxy clusters? Minihalos and large-scale sloshing in A3444 and MS 1455.0+2232
本文通过射电与X射线观测研究A3444和MS1455.0+2232，发现其微晕辐射被大尺度晃动冷锋包络所限制，表明微晕源于星系团尺度ICM晃动诱导的湍流再加速。
2023-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Deep Synoptic Array science: Two fast radio burst sources in massive galaxy clusters
研究利用 DSA-110 发现两个宿主于大质量星系团的 FRB，结合多波段观测与 IllustrisTNG 模拟约束 ICM 性质，并展示未来 FRB 探测星系团外围气体的潜力。
2023-02-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Limiting the shock acceleration of cosmic-ray protons in the ICM
对大尺度射电辐射的观测证明了星系团中存在激波加速的宇宙射线电子，而探测到的$γ$射线的缺乏限制了星系团中宇宙射线质子的加速。这挑战了我们对扩散冲击加速如何工作的理解。在这项工作中，我们夫妇的最新配方的冲击加速在集群内介质的国家的最先进的磁流体动力学模拟的大规模星系团。此外，我们使用被动示踪粒子来跟踪加速宇宙线的演化。我们表明，当考虑到磁场拓扑结构和加速宇宙射线反馈之间的相互作用时，粒子加速理论的最新发展给出了与观测约束相容的结果。
2020-04-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Measuring the hot ICM velocity structure function using XMM-Newton observations
本研究利用XMM-Newton EPIC-pn能量尺度校准技术直接测量热ICM气体速度，首次计算了速度结构函数，揭示了Virgo等星系团的湍流特征及加热机制需求。
2023-07-05 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
