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Constraining the average magnetic field in galaxy clusters with current and upcoming CMB surveys
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-11-07 , DOI: 10.1088/1475-7516/2024/11/010 Vyoma Muralidhara, Kaustuv Basu
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics ( IF 5.3 ) Pub Date : 2024-11-07 , DOI: 10.1088/1475-7516/2024/11/010 Vyoma Muralidhara, Kaustuv Basu
Galaxy clusters that host radio halos indicate the presence of population(s) of non-thermal electrons. These electrons can scatter low-energy photons of the Cosmic Microwave Background, resulting in the non-thermal Sunyaev-Zeldovich (ntSZ) effect. We measure the average ntSZ signal from 62 radio-halo hosting clusters using the Planck multi-frequency all-sky maps. We find no direct evidence of the ntSZ signal in the Planck data. Combining the upper limits on the non-thermal electron density with the average measured synchrotron power collected from the literature, we place lower limits on the average magnetic field strength in our sample. The lower limit on the volume-averaged magnetic field is 0.01–0.24 μ G, depending on the assumed power-law distribution of electron energies. We further explore the potential improvement of these constraints from the upcoming Simons Observatory and Fred Young Submillimeter Telescope (FYST) of the CCAT-prime collaboration. We find that combining these two experiments, the constraints will improve by a factor of two, which can be sufficient to rule out some power-law models.
中文翻译:
用当前和即将到来的 CMB 巡天来约束星系团中的平均磁场
承载射电晕的星系团表明存在非热电子群。这些电子可以散射宇宙微波背景的低能光子,从而产生非热 Sunyaev-Zeldovich (ntSZ) 效应。我们使用普朗克多频全天空图测量了来自 62 个射电晕托管集群的平均 ntSZ 信号。我们在普朗克数据中没有发现 ntSZ 信号的直接证据。将非热电子密度的上限与从文献中收集的平均测量同步加速器功率相结合,我们确定了样品中平均磁场强度的下限。体积平均磁场的下限为 0.01–0.24 μG,具体取决于假设的电子能量的幂律分布。我们进一步探索了即将到来的 Simons 天文台和 CCAT-prime 合作的 Fred Young 亚毫米望远镜 (FYST) 对这些约束的潜在改进。我们发现,结合这两个实验,约束将提高两倍,这足以排除一些幂律模型。
更新日期:2024-11-07
中文翻译:
用当前和即将到来的 CMB 巡天来约束星系团中的平均磁场
承载射电晕的星系团表明存在非热电子群。这些电子可以散射宇宙微波背景的低能光子,从而产生非热 Sunyaev-Zeldovich (ntSZ) 效应。我们使用普朗克多频全天空图测量了来自 62 个射电晕托管集群的平均 ntSZ 信号。我们在普朗克数据中没有发现 ntSZ 信号的直接证据。将非热电子密度的上限与从文献中收集的平均测量同步加速器功率相结合,我们确定了样品中平均磁场强度的下限。体积平均磁场的下限为 0.01–0.24 μG,具体取决于假设的电子能量的幂律分布。我们进一步探索了即将到来的 Simons 天文台和 CCAT-prime 合作的 Fred Young 亚毫米望远镜 (FYST) 对这些约束的潜在改进。我们发现,结合这两个实验,约束将提高两倍,这足以排除一些幂律模型。