Cosmic ray confinement in fossil cluster bubbles
Cosmic ray confinement in fossil cluster bubbles
复制标题
化石簇气泡中的宇宙射线限制
DOI：
10.1111/j.1365-2966.2007.12659.x
复制
发表时间：
2008
影响因子：
4.8
通讯作者：
Churazov
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ruszkowski;Enßlin;Brüggen;Begelman;Churazov
大多数冷核心星系团的中心都有活跃星系核（AGN）。这些活动星系核使含有非热辐射发射粒子的浮力气泡膨胀。如果这些气泡有效地限制了宇宙射线（CR），那么这可以解释在远离星团中心的地方看到的“射电遗迹”。我们模拟 CR 从 AGN 膨胀的浮力气泡中扩散。我们的模拟包括磁场引入的各向异性粒子扩散的影响。我们的模型与 AGN 气泡的 X 射线形态一致，磁悬垂效应抑制了破坏。我们得出的结论是，对于这种磁场拓扑，即使平行扩散系数非常大，大部分 CR 也可以在浮力上升时间尺度上被限制在气泡内。对于相当水平的各向同性扩散，CR 会太快地从气泡中泄漏出来，从而与无线电观测结果不一致。因此，与 CR 扩散的磁抑制相关的长限制时间可以解释无线电遗迹的存在。我们表明，CR 的部分逃逸主要局限于上升气泡的尾流，并推测这种效应可以：（i）解释英仙座星团中气泡后面的 Hα 细丝的激发，（ii）将熵注入到被气泡提升的富含金属的材料中，从而有助于将其永久地从星团中心转移，（iii）通过扩散 CR 与热团簇内的相互作用产生可观测的 γ 射线中等。
Most cool core clusters of galaxies possess active galactic nuclei (AGN) in their centres. These AGN inflate buoyant bubbles containing non-thermal radio-emitting particles. If such bubbles efficiently confine cosmic rays (CRs) then this could explain ‘radio relics’ seen far from cluster centres. We simulate the diffusion of CRs from buoyant bubbles inflated by AGN. Our simulations include the effects of the anisotropic particle diffusion introduced by magnetic fields. Our models are consistent with the X-ray morphology of AGN bubbles, with disruption being suppressed by the magnetic draping effect. We conclude that for such magnetic field topologies, a substantial fraction of CRs can be confined inside the bubbles on buoyant rise time-scales even when the parallel diffusivity coefficient is very large. For isotropic diffusion at a comparable level, CRs would leak out of the bubbles too rapidly to be consistent with radio observations. Thus, the long confinement times associated with the magnetic suppression of CRs diffusion can explain the presence of radio relics. We show that the partial escape of CRs is mostly confined to the wake of the rising bubbles and speculate that this effect could: (i) account for the excitation of the Hα filaments trailing behind the bubbles in the Perseus cluster, (ii) inject entropy into the metal-enriched material being lifted by the bubbles and, thus, help to displace it permanently from the cluster centre and (iii) produce observable γ-rays via the interaction of the diffusing CRs with the thermal intracluster medium.
登录
查看更多内容
Sérsic 159-03 星系团中软过剩发射的可能非热性质
DOI：
--
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
--
作者：
Norbert Werner;J. Kaastra;J. Kaastra;Y. Takei;Richard Lieu;Jacco Vink;T. Tamura
通讯作者：
T. Tamura
DOI：
--
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
--
作者：
R. Griffiths
通讯作者：
R. Griffiths
宇宙射线物理学在宇宙结构形成计算中的应用
DOI：
--
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
--
作者：
T. Ensslin;C. Pfrommer;V. Springel;Martin Jubelgas Mpa;Cita
通讯作者：
Cita
冷却流的宇宙射线加热：批判性分析
DOI：
10.1086/170369
发表时间：
1991
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
作者：
M. Loewenstein;E. Zweibel;M. Begelman
通讯作者：
M. Begelman
影响因子：
6.5
作者：
H. Böhringer;K. Matsushita;E. Churazov;A. Finoguenov;Y. Ikebe
通讯作者：
H. Böhringer;K. Matsushita;E. Churazov;A. Finoguenov;Y. Ikebe