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堆叠 OVRO-LWA 星系团周围维里激波的合成辐射

高能天体物理现象 2023-05-31 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

星系团通过大尺度、强结构形成激波吸积质量。此类维里激波被认为将热能量的分数 ξe\xi_eξB\xi_B 分别沉积于宇宙线电子(CREs)和磁场中,从而生成轻子维里环。然而,预期的同步辐射信号至今未被令人信服地确立。我们将 OVRO-LWA 的低频射电数据围绕 44 个最质量最大、高银纬、延展的 MCXC 星系团进行堆叠,通过将星系团重新缩放至其特征半径 R500R_{500} 来增强环灵敏度。高频 (73 MHz) 和叠加低频 (3668 MHz36\text{--}68\text{ MHz}) 通道分别指示出在 (2.42.6)R500(2.4 \text{--} 2.6) R_{500} 处显著 (45σ4\text{--}5\sigma) 的超出,与先前堆叠的 Fermi γ\gamma 射线信号重合,该信号被解释为来自维里激波 CREs 的逆康普顿发射。堆叠射电信号被质量更大星系团的维里激波同步辐射很好地拟合(TS 检验:高频 44--6σ6\sigma,低频 44--8σ8\sigma,联合 88--10σ10\sigma),其中 m˙ξeξB(14)×104\dot{m}\xi_e\xi_B\simeq (1\text{--}4)\times 10^{-4}m˙M˙/(MH)\dot{m}\equiv \dot{M}/(MH) 为质量 MM 和哈勃常数 HH 星系团的无量纲吸积率。推断的 CRE 谱指数是平坦的,p2.0±0.2p \simeq 2.0 \pm 0.2,与强激波中的加速一致。假设能量均分或使用从 Fermi 信号推断的 m˙ξe0.6%\dot{m}\xi_e\sim0.6\% 得出 ξB(29)%\xi_B\simeq (2\text{--}9)\%,对应于典型维里激波下游 B(0.10.3) μGB \simeq (0.1\text{--}0.3)~\mu\text{G} 磁场。初步证据表明存在非球状激波,具有 2--3 倍的拉长。

关键词

引用

@article{arxiv.2210.09317,
  title  = {Synchrotron emission from virial shocks around stacked OVRO-LWA galaxy clusters},
  author = {Kuan-Chou Hou and Gregg Hallinan and Uri Keshet},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2210.09317},
  year   = {2023}
}

备注

Revised version (added preliminary evidence for elongated shocks) to appear in MNRAS