ИСТОЧНИКИ RCR-КАТАЛОГА С КРУТЫМИ СПЕКТРАМИ В МИЛЛИМЕТРОВОМ И СУБМИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНАХ
ПО ДАННЫМ МИССИИ PLANCK
© 2015 г. О. В. Верходанов1*, Е. К. Майорова1, О. П. Желенкова1'2, Д. И. Соловьев3, М. Л. Хабибуллина1
1Специальная астрофизическая обсерватория РАН, пос. Нижний Архыз, Россия 2Университет ИТМО, Санкт-Петербург 3Санкт-Петербургский филиал САО РАН Поступила в редакцию 11.03.2015 г.
Исследованы области карт микроволнового фонового излучения эксперимента Planck в окрестностях радиоисточников RCR-каталога. По измерениям источников из каталога миссии построены калибровочные кривые с целью определения яркости объектов. Для 34 объектов с крутыми радиоспектрами впервые получены оценки плотности потока на миллиметровых и субмиллиметровых волнах, построены спектры, проведены отождествления и собрана информация, имеющаяся в базах данных. Слабые, трудновычищаемые микроволновые источники дают дополнительный вклад во вторичную анизотропию на угловых масштабах <7'.
Ключевые слова: анализ данных, отождествление, радиогалактики, космический микроволновой фон.
DOI: 10.7868/S0320010815090065
ВВЕДЕНИЕ
Публикация карт, построенных по результатам наблюдений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах космических миссий WMAP (Беннет и др., 2013) и Planck (Эйд и др., 2014a), наземных телескопов Atacama Cosmology Telescope (Хас-сефильд и др., 2013) или South Pole Telescope (Шаффер и др., 2011), открыла новую эпоху в исследовании внегалактических радиоисточников. Обзоры c разрешением лучше 10', целью которых было изучение космического микроволнового фона и связанных с ним эффектов, таких как перераспределение энергии фотонов CMB при взаимодействии с горячим газом скоплений галактик (эффект Сюняева—Зельдовича (Зельдович, Сюняев, 1969)), позволили изучить не только физические свойства скоплений и газа в них (Эйд и др., 2011) и оценить космологические параметры (Эйд и др., 2014б,в), но и измерить излучение радиоисточников и их параметры в этом диапазоне (Эйд и др., 2014г).
Ключевую роль в данном направлении сыграла космическая обсерватория Planck и построенные в результате ее работы карты полного неба на девяти частотах микроволнового диапазона: 30, 44, 70,
Электронный адрес: vo@sao.ru
100, 143, 217, 353, 545 и 847 ГГц. Карты спутника Planck1 (Эйди др., 2014д). Европейского космического агентства (ESA) были открыты для научного сообщества в 2013 г. и сразу стали эффективным инструментом в решении многих задач галактической и внегалактической астрономии. Кроме того, в первом выпуске данных были представлены каталоги обнаруженных источников миллиметрового и субмиллиметрового излучения, имеющие галактическое и внегалактическое происхожение. Измерения потоков излучения в миссии были проведены на высокочастотном комплексе (High Frequency Instrument — HFI) с полосами 100 ГГц и более высоких частот, а также на низкочастотном (Low Frequency Instrument — LFI) с полосами на частотах ниже 100 ГГц. Разрешение карт на частотах выше 100 ГГц составило ~5'. Несмотря на то что миссия Planck вторична по отношению к другой космической миссии WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) NASA, она имеет лучшие наблюдательные характеристики, что позволяет применять ее для поиска и исследования слабых радиоисточников в микроволновом диапазоне. Среди важных выигрышных характеристик Planck по
1 http://www.rssd.esa.int/Planck/
сравнению с WMAP можно отметить более высокое разрешение (в 3 раза), более высокую чувствительность (в 10 раз) и 9 частотных полос, позволивших разделить компоненты излучения (Эйд и др., 2014д). Архив миссии Planck (Planck Legacy Archive — PLA2 ) содержит как карты компонент излучения, так и списки обнаруженных объектов. Отметим, что большой частотный наблюдаемый диапазон обсерватории Planck позволяет исследовать не только непрерывный спектр радиоизлуча-ющих областей внегалактических источников, но также и их родительских галактик, дающих вклад в интегральный спектр объекта в субмиллиметровом диапазоне.
В данной работе мы исследуем распределение излучения на картах миссии Planck в направлении на радиоисточники обзоров "Холод" (Парийский, Корольков, 1986) с крутыми радиоспектрами. Обзор был проведен на радиотелескопе РАТАН-600 в сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн. В результате анализа данных первого обзора 1980 г. был составлен RC-каталог (RATAN—Cold) (Парийский и др., 1991), содержащий многочастотные измерения плотности потока обнаруженных объектов. В дальнейшем были составлены обновленные версии разных подвыборок радиоисточников этого каталога, содержащие объекты с разным типом спектров (Госс и др., 1992; Копылов и др., 1995; Парийский и др., 1996, 1998; Пурсимо и др., 1999; Верходанов и др., 2001) либо объекты в определенных координатных пределах для более глубокого исследования (Желенкова, Копылов, 2008, 2009). Для радиоисточников одной из таких подвыборок — RCR-каталога мы провели отождествление и исследование по данным микроволнового излучения. Для части объектов найдены кандидаты на отождествление, для которых была измерена плотность потока в миллиметровом диапазоне и построены непрерывные спектры.
Изучение радиоисточников с крутыми спектрами представляет особый интерес. Крутизна наклона радиоспектра источника связывается с расстоянием до него буквально с самых первых работ (Уитфилд, 1957; Дагкесаманский, 1969, 1970; Блюменталь, Майли, 1979) и свидетельствует о положительной корреляции между радиоспектральным индексом а и красным смещением z (Де Брюк и др., 2000; Верходанов, Хабибуллина, 2010). Именно среди объектов этого типа обнаружены самые далекие радиогалактики с красным смещением z > 4.5: с z = 5.199 (Де Брюк и др., 2000) и с z = 4.514 (Копылов и др., 2006; Парийский и др., 2014). Далекие радиогалактики, как правило, отождествляются с гигантскими эллиптическими галактиками, являющимися наиболее массивными
2 http://pla.esac.esa.int/
звездными системами в скоплениях и формирующимися в результате слияния. Эти процессы позволяют применять такие звездные системы для поиска формирующихся скоплений на больших красных смещениях (Венеманс и др., 2007; Оверзиер и др., 2009; Хэтч и др., 2014). Важным фактором, способствующим исследованиям, является мощное радиоизлучение подобных активных объектов, которое позволяет наблюдать их уже в первый миллиард лет существования Вселенной (Верходанов, Парийский, 2009) и указывать на области повышенной плотности материи. В настоящее время многие группы и авторы используют такую селекцию кандидатов в далекие радиогалактики по спектральному индексу (см., например, Чемберс и др., 1988; Виеринга, Катгерт, 1991; Соболева, Темирова, 1991; Ретгеринг и др., 1997; Де Брюк и др., 2000; Педани, 2003; Верходанов и др., 2003; Гопал-Кришна и др., 2005; Кламер и др., 2006; Борнанчини и др., 2006; Копылов и др., 2006). Можно выделить три основные широко используемые идеи, объясняющие эту зависимость (Де Янг, 2002):
• если у многих радиогалактик крутизна спектра растет с ростом частоты, то далекие объекты должны иметь более крутые спектры по сравнению с близкими из-за фактора (1 + г);
• происходит рост потерь, обусловленных комптоновским рассеянием релятивистскими электронами фотонов микроволнового фона, так как плотность его излучения растет как (1 + г)4; эти возрастающие потери приводят к старению популяции электронов, что вызывает обрезание или увеличение крутизны высокоэнергичной части спектра, где потери наибольшие;
• просто селекционный эффект: только яркие источники видны на больших красных смещениях, и тогда можно считать, что именно эти источники показывают наибольшее "истощение" в высокоэнергичной части спектра.
Особенность формирования радиогалактик потенциально может привести к двум эффектам, наблюдаемым в микроволновом диапазоне: излучению на субмиллиметровых волнах у пылевых радиогалактик и эффекту Сюняева—Зельдовича (Зельдович, Сюняев, 1969) в направлении на скопления, признаком которых являются мощные радиогалактики.
В данной работе мы проводим отождествление радиогалактик с крутыми радиоспектрами (Б ~ ~ иа, а < —0.75) из RCR-каталога (Соболева и др., 2010), полученного по данным наблюдений на РАТАН-600.
Рис. 1. Положение радиоисточников RCR-каталога (диапазон координат: 7h < RA < 17h, Dec ~ 5°) на карте реликтового излучения.
отождествление источников
RCR-каталог
РСР-каталог(РЛТЛЫ COLD REFINED) (Соболева и др., 2010) является уточненной версией RC-каталога (RATAN COLD) (Парийский и др., 1991). Последний был получен в эксперименте "Холод", проводившемся на радиотелескопе РАТАН-600 в 80-х гг. на частоте 3.94 ГГц (Парийский, Корольков, 1986). Для уточнения координат и плотностей потоков источников каталога RC с 1987 по 1999 г. на РАТАН-600 были проведены дополнительные семь циклов наблюдений полосы неба обзора "Холод" на нескольких частотах и выполнена повторная обработка данных 1980— 1981 гг. для прямых восхождений 7h < RA < 17h на склонении Dec ~ 5° (рис. 1). В результате был получен список из 551 объектов, отождествленных с объектами NVSS-каталога.
Предельная чувствительность RCR-каталога составила ~10 мЯн. Половина объектов каталога имеет данные о плотностях потока только на двух частотах: 3.94 ГГц (RCR) и 1.4 ГГц (NVSS). В основном это источники с плотностями потоков <30 мЯн. Результаты оптического отождествления радиоисточников RCR-каталога представлены в работе (Желенкова и др., 2013).
Оценки плотностей потоков источников RCR-каталога на частотах Planck
Для оценки плотностей потоков RCR-объектов на наблюдательных частотах Planck из представленного каталога (Эйд и др., 2014г) выбирались яркие непротяженные объекты. Их измеренные плотности потока использовались для калибровки перевода амплитуды температуры на картах Planck в плотность потока. Для поиска источников и фотометрического измерения сигнала в данных Planck
применялась программа Sourse Extractor3 (SEx-tractor) (Бертин, Арноутс, 1996). Предварительно из архивных карт Planck с помощью процедуры 'mapcut' пакета GLESP4 (Верходанов и др., 2005a) в окрестности радиоисточников выделялись обл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.