Ett internationellt team av astronomer har utfört radioobservationer av en massiv galaxhop känd som ACT-CL J0329.2-2330, vilket resulterade i upptäckten av en ny radiohalo i denna hop. Upptäckten rapporterades i en forskningsartikel som publicerades den 5 april på pre-print-servern arXiv.
Radiohalos är enorma regioner med diffus radiostrålning, som vanligtvis finns i centrum av massiva galaxkluster och uppvisar en regelbunden morfologi, som tenderar att spåra det röntgenemitterande intraklustermediet (ICM). Diffusa emissioner har dock i allmänhet mycket låg ytljusstyrka, särskilt vid GHz-frekvenser, vilket gör dem svåra att upptäcka. Deras ljusstyrka ökar vid lägre frekvenser, vilket avslöjar förekomsten av dessa regioner.
Nu har en grupp astronomer under ledning av Sinenhlanhla Precious Sikhosana från University of KwaZulu-Natal i Durban, Sydafrika, hittat en ny radiohalo i ACT-CL J0329.2-2330 (eller kort ACT-CL J0329) – ett galaxkluster med en massa på cirka 970 biljoner solmassor, vid en rödförskjutning på 1,23. Upptäckten är ett resultat av L-band- och UHF-bandobservationer av detta kluster med MeerKAT-radioteleskopet som en del av MeerKAT Massive Distant Cluster Survey (MMDCS).
”I detta brev har vi presenterat MeerKAT L- och UHF-bandobservationer av ACT-CL J0329.2-2330, ett galaxkluster vid z=1,23. De lågupplösta bilderna avslöjar en radiohalo i klustret. (…) MeerKAT-observationerna utfördes på L-band med en total tid på målet på 3,5 timmar, med en dumpningshastighet på 8 sekunder och 4 096 kanaler”, skriver forskarna.
Genom att analysera MeerKAT-bilderna identifierade Sikhosanas team en utökad emission i centrum av ACT-CL J0329, med en största linjär storlek på 3,59 miljoner ljusår vid 1,28 GHz. MeerKAT-bilder visar också att radiohalon i ACT-CL J0329 har en jämn, regelbunden morfologi som spårar den termiska bromsstrålningsemissionen från intraklustermediet (ICM).
Baserat på dessa resultat klassificerade astronomerna denna emission som en radiohalo, vilket innebär att det är den halo med högst rödförskjutning som hittills har upptäckts.
Studien visade att den nyupptäckta radiohaloen har en flödestäthet på 3,44 och 6,11 mJy vid L- respektive UHF-bandet. Halons integrerade spektralindex beräknades till 1,3, medan dess radioeffekt uppskattades till 4,4 YW/Hz.
Dessa resultat tyder på att halon i ACT-CL J0329 är lika ljusstark som de halon som finns i närliggande massiva galaxhopar, vilket verkar bekräfta att det finns en snabb magnetfältsförstärkning i galaxhopar vid höga rödförskjutningar.
I sina avslutande kommentarer underströk författarna till artikeln att spektralindexkartan för ACT-CL J0329 uppvisar tydliga fluktuationer eftersom brantare spektralindexvärden är koncentrerade i den östra regionen. Detta kan tyda på att den turbulenta energin inte sprids på ett homogent sätt i halovolymen.
Ytterligare information: S. P. Sikhosana et al, The MeerKAT Massive Distant Clusters Survey: A Radio Halo in a Massive Galaxy Cluster at z = 1.23, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2404.03944
