合并星系团 CIZA J2242.8+5301 的深度 LOFAR 观测

先前的研究表明，CIZA J2242.8+5301（'香肠'星系团，$z=0.192$）是一个巨大的合并星系团，拥有射电晕和多个遗迹。在本文中，我们展示了使用低频阵列 (LOFAR) 在 115.5 至 179 MHz 之间制作的深度、高保真度低频图像。这些图像的噪声为 140 mJy/beam，分辨率为 $\theta_{\text{beam}}=7.3"\times5.3"$，其灵敏度比该星系团先前的低频图像高一个数量级，分辨率高五倍。我们将 LOFAR 数据与现有的 GMRT (153, 323, 608 MHz) 和 WSRT (1.2, 1.4, 1.7, 2.3 GHz) 数据相结合，以研究来自该星系团的射电辐射的光谱特性。假设扩散激波加速 (DSA)，我们发现北部和南部激波的马赫数分别为 $\mathcal{M}_{n}=2.7{}_{-0.3}^{+0.6}$ 和 $\mathcal{M}_{s}=1.9_{-0.2}^{+0.3}$。推导出的北部激波马赫数需要百分之几的加速效率才能从热池加速电子，这对 DSA 来说是一个挑战。利用射电数据，我们将东部遗迹表征为向外传播的激波，其马赫数为 $\mathcal{M}_{e}=2.4_{-0.3}^{+0.5}$，这与我们从 Suzaku 数据推导出的 $\mathcal{M}_{e}^{X}=2.5{}_{-0.2}^{+0.6}$ 一致。东部激波很可能与主要的星系团合并有关。在 $145\,\text{MHz}$ 处测得射电晕的通量为 $346\pm64\,\text{mJy}$。在整个晕上，我们观测到在北部遗迹的激波后区域变陡之后，光谱指数保持大致恒定 ($\alpha^{\text{145 MHz-2.3 GHz}}_{\text{across \(\sim\)1 Mpc}^2}=-1.01\pm0.10$)。这表明激波后湍流的产生重新激发了老化电子。