Tim sa University of Cape Town potvrdio je 12 remnant radio-galaksija čiji su mlazovi ugašeni, koristeći širok opseg radio-frekvencija (144 MHz–1.5 GHz). Potvrđeni remnanti su relativno mladi (8–42 miliona godina, medijan ~12 miliona) i pokazuju da se ostaci brže gase na većim redshiftima zbog pojačanih inverse Compton gubitaka na CMB-u. Široka frekvencijska pokrivenost smanjuje pogrešne klasifikacije i povećava šanse da buduće ankete, posebno SKA, otkriju znatno veći broj ovih kratkotrajnih i udaljenih ostataka.
Dvanaest gasnućih radio-galaksija otkriva nedostajuću fazu u životu mlazova crnih rupa
Remnant radio galaxies reveal how quickly giant black hole jets fade, with many distant examples surviving for only millions of years. (CREDIT: NASA, ESA, S. Baum and C. O'Dea (RIT), R. Perley and W. Cotton (NRAO/AUI/NSF), and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA))
Astronomi su identifikovali 12 slabih "remnant" radio-galaksija čiji su grandiozni mlazovi već ugašeni, otkrivajući mlađu i brže bledelu populaciju ostataka nego što je ranije poznato. Rad, koji su sproveli istraživači sa University of Cape Town i Inter-University Institute for Data Intensive Astronomy, zasnovan je na širokom frekvencijskom opsegu radio-posmatranja i objavljen je u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Footprints of different radio surveys. The positions of remnant candidates are marked with ' + ' symbols. (CREDIT: Sushant Dutta et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Kako su pronađeni ostaci
Tim je detaljno analizirao 14 kandidata u polju XMM–Newton Large-Scale Structure. Posmatranja su obuhvatila LOFAR (144 MHz), GMRT (323 MHz), unapređeni uGMRT (~400 i 650 MHz), MeerKAT (1.284 GHz) i Jansky VLA (1.5 GHz). Širok frekvencijski opseg omogućio je precizno određivanje savijanja radio-spektara i procenu sinhrontronog starenja populacije relativističkih elektrona.
Band-3 (in green) uGMRT and 1.284 GHz (in red) MeerKAT radio contours overplotted onto the grey-scale HSC-SSP i- band image. (CREDIT: Sushant Dutta et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Glavni rezultati
Dvanaest izvora najbolje odgovara modelu u kome je prestala injekcija čestica – to jest, mlazovi su isključeni i lobovi blede. Dva kandidata (J021646−051004 i J022433−043709) su, međutim, rekategorizovana kao i dalje aktivna jer im je analiza pokazala potrebnu kontinuiranu injekciju čestica. Potvrđeni remnanti imaju spektralne starosti između ~8,06 i ~41,97 miliona godina, sa medijanom oko 12 miliona godina, što ih čini sistematski mlađima od mnogih ranije opisanih klasičnih remnanta.
Spectral age maps derived by JP Tribble model of the corresponding active sources. The contours overlaid on the maps are 1.284 GHz MeerKAT. (CREDIT: Sushant Dutta et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Zašto se udaljeni ostaci brže gase
Većina izvora leži na redshiftima između 0,67 i 2,85 (jedan izuzetak na 0,35). Na većim redshiftima relativistički elektroni se češće sudaraju sa gušćim kosmičkim mikrotalasnim pozadinskim zračenjem (CMB), pa inverse Compton gubici energije postaju značajniji i ubrzavaju hlađenje čestica. Autori prijavljuju negativnu korelaciju između redshifta i spektralne starosti koja opstaje i nakon kontrole za radio-luminozitet, što ukazuje da visoko-redshiftni remnanti ostaju vidljivi kraće vreme.
Diagnostic plot showing spectral age from the CI OFF model as a function of redshift for our sources, with remnant sources from the literature included. (CREDIT: Sushant Dutta et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Raznolikost evolutivnih stanja
Udeo vremena provedenog u remnant fazi varira među izvorima od oko 4% do 83% ukupnog životnog veka. Neki sistemi su tek nedavno prekinuli aktivnost mlazova, dok su drugi duže ućutkani. Većina nalaza ne leži u gustim jata: samo je izvor J021528−044045 povezan sa okolinom jata.
A diagnostic plot of total physical size at 1.284 GHz versus spectral age of our sources using CI OFF model. (CREDIT: Sushant Dutta et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Prostorne mape i ograničenja metoda
Mapa spektralnih starosti pokazuje organizovane gradijente u dobro razlučenim slučajevima (mlađa plazma bliže krajevima lobova, starija bliže jezgri), što odgovara toku plazme unazad (backflow). Kompaktni remnanti imaju neurednije raspodele starosti — moguće usled lokalne sredine, varijacija magnetnog polja, projekcionih efekata ili ograničenja rezolucije. Autori naglašavaju da spektralne starosti nisu precizni "časovnici": sistematske greške mogu nastati iz pretpostavki o jačini magnetnog polja, geometriji izvora i odabranim modelima starenja.
Plot of total source age tₛ versus fractional remnant time-scale (tOFF/tₛ). The vertical colour bar indicates the redshifts of remnant hosts. (CREDIT: Sushant Dutta et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
Šta ovo znači za buduća posmatranja
Rad pokazuje da široka multifrekventna pokrivenost smanjuje lažne klasifikacije i otkriva kratkotrajne, udaljene remnante koje bi uske frekvencijske ankete lako propustile. Buduće dublje ankete, naročito sa Square Kilometre Array (SKA), očekuju se da otkriju znatno veću populaciju visokoredshiftnih remnanta i poboljšaju procene "duty cycle"-a supermasivnih crnih rupa — koliko često i koliko dugo su aktivne njihove mlazne faze.
Napomena: Detalji i podaci o izvorima dostupni su u originalnoj studiji u MNRAS. Modeli starenja i procene starosti nose inherentne nesigurnosti koje autori jasno navode.
Pomozite nam da budemo bolji.
