天文學家在鄰近星系團中發現電波遺跡

南非東開普敦省羅德斯大學 (Rhodes University)的Viral Parekh等人在2019年5月利用南非的MeerKAT電波望遠鏡,在一個鄰近的低質量、合併中的星系團A2384邊緣發現一個單一電波遺跡(radio relic),如下圖中紫紅色輪廓線標示的部分,這個電波遺跡其實是個彌散、狹長的同步加速電波源,通常是在星系團周邊以特別的單弧或雙對稱弧的型態出現。由於與星系團合併時產生的震波有關,但現今已知的這類電波遺跡數量並不多,因此天文學家目前正在積極的在合併星系團附近搜尋這類電波源。

MeerKAT radio contours (magenta) on A2384 XMM-Newton image. Credit: Parekh et al., 2020.

A2384星系團紅移值僅約0.092,以天文尺度而言並不算遠,但總質量只有261兆倍太陽質量,是個低質量星系團,是星系團這個大尺度天體中的小矮子。A2384的結構複雜,包含兩個主要部分,分別標示為A2384(N)和A2384(S)次星系團(sub-cluster,上圖中的白色區域),兩者間有約長達230萬光年的緻密X射線纖維狀結構相連。這兩個次星系團應該是正在合併中的星系團,其中A2384(S)質量小一些,而A2384(N)則大一些。

電波遺跡似乎是從A2384(S)的底部延伸出來的,整體呈現東南-西北走向,且幾乎與A2384合併軸垂直,大小相當於270萬光年×86萬光年,在1.4GHz的電波功率強達每赫茲3.87億拍瓦(PW/Hz,p為peta,代表10^15,千兆的意思)。從這些幾何形狀、位置和大小的訊息,都顯示這個電波遺跡和合併震波(merger shock)以及A2384星系團有關。

再者,MeerKAT觀測資料還顯示這個電波遺跡在941-1454MHz波段是個陡譜源(steep-spectrum source),譜指數(spectral index)達-2.5,顯示在合併震波中出現前期相對論性電子(pre-relativistic electrons)被重新加速(re-acceleration)的現象。

Parekh等人認為這個電波遺跡最可能是因為低質量A2384(S)星系團經過大質量A2384(N)星系團的過程中所產生的震波向外傳遞的結果。這個過程應該同時會在兩星系團之間的熾熱X射線纖維狀結構中形成一道尾跡(trail)。在兩個次星系團交互作用過程中,A2384(S)穿越A2384(N),此時大量熾熱氣體和許多星系因而順著合併的方向被甩出次星系團。

除了在A2384邊緣偵測到電波遺跡外,Parekh等人還在兩個次星系團之間的X射線纖維狀結構中,發現一個可能是電波脊(radio ridge)的結構,其規模很小,僅約59萬光年×42萬光年,這些天文學家推測可能是一種新型的電波源。

資料來源:Phy.org, 2020.09.15

PS.這篇內容是小編不太熟悉的領域,如果有謬誤之處,還請不吝指正。

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