發(fā)布時(shí)間：2017-12-20 14:15

  本文關(guān)鍵詞：星系群和星系團(tuán)高溫氣體中的X射線子結(jié)構(gòu)及中央氣體熵超出　出處：《上海交通大學(xué)》2010年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】： 星系團(tuán)是宇宙中最大的自引力束縛系統(tǒng)。其中,X射線氣體數(shù)量巨大,是占主導(dǎo)地位的發(fā)光物質(zhì)。近十年來(lái),人們利用具有高空間分辨率和高能量分辨率的Chandra和XMM-Newton X射線天文臺(tái)對(duì)星系群和星系團(tuán)進(jìn)行了大量觀測(cè)研究,取得了重大進(jìn)展。例如,在并合星系團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了眾多的激波和冷鋒面等X射線子結(jié)構(gòu);在冷核星系團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了許多中央活動(dòng)星系核(AGN)活動(dòng)所造成的X射線空洞,等。從這些結(jié)構(gòu)中不僅可以挖掘有關(guān)星系團(tuán)自身的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、化學(xué)構(gòu)成等方面信息,而且可以推斷宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的形成與演化,甚至可以幫助我們了解暗物質(zhì)和中央特大質(zhì)量黑洞的屬性。本文擬就星系團(tuán)并合過(guò)程中的子結(jié)構(gòu)成因以及AGN反饋加熱對(duì)氣體熵的影響這兩方面進(jìn)行主要探討。 首先,我們?cè)敿?xì)分析了鄰近星系團(tuán)Abell 3158的Chandra和XMM-Newton觀測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在X射線暈中心的西側(cè)約120h7?11 kpc處存在一個(gè)弓形的界面結(jié)構(gòu)。此界面結(jié)構(gòu)實(shí)為一個(gè)偏離中心的大質(zhì)量冷氣團(tuán)的邊界。通過(guò)比較冷氣團(tuán)和自由區(qū)的氣體壓強(qiáng),我們確認(rèn)該界面結(jié)構(gòu)是一個(gè)弱冷鋒面,正以亞聲速向西運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槔錃鈭F(tuán)的有效熱傳導(dǎo)時(shí)標(biāo)(～0.3 Gyr)遠(yuǎn)小于冷卻時(shí)標(biāo)(～9.8 Gyr),所以可排除此冷氣團(tuán)產(chǎn)生于非均勻輻射冷卻的可能性。由于此冷氣團(tuán)在位置、尺度、氣體質(zhì)量和熱力學(xué)性質(zhì)等方面與其它并合星系團(tuán)中的偏離中心冷氣團(tuán)有極大相似性,并且沒(méi)有證據(jù)表明Abell 3158有顯著的AGN活動(dòng)跡象,因此,我們認(rèn)為Abell 3158中的冷氣團(tuán)是并合過(guò)程中子團(tuán)或主團(tuán)中央冷氣體的殘留。支持這種觀點(diǎn)的證據(jù)還有:Abell 3158成員星系視向速度的非高斯分布以及冷氣團(tuán)的氣體熵 溫度的相關(guān)性。由此可見(jiàn),若在偏離中心處出現(xiàn)大質(zhì)量冷氣團(tuán),那么就可以推斷這個(gè)星系團(tuán)正處于并合階段,尤其在激波和強(qiáng)冷鋒面等顯著并合特征消失了以后。 其次,我們分析了21個(gè)星系群和19個(gè)星系團(tuán)樣本的Chandra觀測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在31個(gè)系統(tǒng)中存在顯著的中央氣體熵超出,其能量相當(dāng)于? 0.1 ? 0.5 keV/氣體粒子。我們發(fā)現(xiàn)中央熵超出與中央星系K波段光度之間存在顯著的相關(guān)性,即?K0∝LK1.6±0.4。這支持了AGN反饋是一種重要的非引力加熱機(jī)制的觀點(diǎn)。事實(shí)上,假定在AGN吸積反饋過(guò)程中質(zhì)量 能量轉(zhuǎn)化系數(shù)是0.02,累積的AGN反饋能量就可達(dá)? 0.5 ? 17.0 keV/氣體粒子,這足以形成中央氣體熵超出,彌補(bǔ)X射線輻射損失(? 0.002 ? 2.2 keV/氣體粒子),同時(shí)引起特征關(guān)系對(duì)自相似模型預(yù)言的偏離(? 0.2 ? 1.0 keV/氣體粒子)。相比于AGN反饋,在星系群中超新星爆發(fā)提供的能量?jī)H為? 0.002 ? 0.08 keV/氣體粒子,在星系團(tuán)中則為? 0.0006 ? 0.007 keV/氣體粒子,都幾乎可忽略。由此推斷,?K0 ? LK相關(guān)性可作為星系群和星系團(tuán)中AGN反饋加熱的直接證據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：P157.8

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本文編號(hào)：1312388