It has often been thought that the northern radio relic in the galaxy cluster CIZA J2242.8+5301 (the "Sausage" Cluster) is associated with cosmic ray (CR) electrons that are accelerated at a shock through the diffusive shock acceleration (DSA) mechanism. However, recent radio observations have shown that the radio spectrum is curved, which is inconsistent with the prediction of a simple DSA model. Moreover, the CR electron spectrum before being affected by radiative cooling seems to be too hard for DSA. In this study, we show that these facts are natural consequences if the electrons are reaccelerated in turbulence downstream of the shock. In this model, DSA is not the main mechanism for generating high-energy electrons. We find that the mean free path of the electrons should be much shorter than the Coulomb mean free path for efficient reacceleration. The scale of the turbulent eddies must be smaller than the width of the relic. We also predict hard X-ray spectra of inverse Compton scattering of photons.
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。
First detection at 5.5 and 9 GHz of the radio relics in bullet cluster with ATCA
我们在这里提出的结果,在5.5和9 GHz的子弹星系团1 E 0657-55.8与澳大利亚望远镜紧凑阵列(ATCA)的观测。我们的研究结果表明,在集群中的漫发射检测。我们的研究结果与Shimwell et al.(2014)和Shimwell et al.(2015)在1.1-3.1 GHz的先前观察结果一致。扩散结构(遗迹区A和B和射电晕)的形态与以前的研究报告一致。我们的研究结果表明,陡峭的光谱指数在较高的频率(在和大于5.0 GHz)的区域A。谱可以很好地用破幂律拟合。我们讨论了最近的一些理论模型解释这种突破的幂律谱的可能性,并发现一个修改后的扩散冲击加速(DSA)模型或湍流再加速模型可能是相关的。需要在高频(5 GHz及以上)进行深层射电观测,以便与该模型进行详细比较。
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。
Zooming in on radio relics -- II. How relic morphology probes density fluctuations at the edge of galaxy clusters
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)(波茨坦莱布尼茨天体物理研究所);Max-Planck-Institut für Astrophysik(马克斯·普朗克天体物理研究所);Universität Potsdam(波茨坦大学);Universität Heidelberg(海德堡大学)
Extended radio emission in and around the merging cluster A520 as seen by MeerKAT
U.S. Naval Research Laboratory(美国海军研究实验室);National Radio Astronomy Observatory(国家射电天文台);South African Radio Astronomy Observatory(南非射电天文台);NASA/Goddard Space Flight Center(NASA/戈达德太空飞行中心);INAF - Istituto di Radioastronomia(意大利国家天体物理研究所射电天文研究所);Università di Roma Tor Vergata(罗马托维加塔大学);INFN, Sezione di Roma 2, Università di Roma Tor Vergata(意大利国家核物理研究所罗马第二分部,罗马托维加塔大学)
A Brush with Turbulence: Probing the ICM Dynamics in the Merging Toothbrush Cluster using XRISM
Leiden University(莱顿大学);SRON, Space Research Organisation Netherlands(荷兰空间研究组织);Leiden Observatory, Leiden University(莱顿天文台,莱顿大学);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo(东京大学宇宙物理与数学 Kavli 研究所(WPI));Waterloo Centre for Astrophysics, Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo(滑铁卢大学天体物理中心,物理与天文学系,滑铁卢大学);Department of Physics, Nagoya University(名古屋大学物理学系);KMI, Nagoya University(名古屋大学 KMI);Institute of Space and Astronautical Science (ISAS), Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA)(日本宇宙航空研究开发机构 JAXA 宇宙科学研究所 (ISAS));INAF - Istituto di Radioastronomia(意大利国家天体物理研究所射电天文研究所)