[論文レビュー] A new sample of giant radio galaxies from the WENSS survey II - A multi-frequency radio study of a complete sample: Properties of the radio lobes and their environment

A. P. Schoenmakers, K.‐H. Mack+4 more|ArXiv.org|Aug 16, 2000

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 52

ひとこと要約

本研究では、WENSS調査から得た26個の低赤方偏移巨大電波銀河（GRGs）の完全サンプルを、多周波数電波データ（特にエフェルスベルク望遠鏡による新規10.5-GHz観測を含む）を用いて、ラーブの性質と環境を分析した。主な発見として、大きなスペクトル的年齢（約10⁷年）、ラーブの過圧力状態、およびGRGの非対称性や高い進行速度（光速の数パーセント）が、方向性効果ではなく、本質的な源の進化を反映している証拠が得られた。

ABSTRACT

We have formed a complete sample of 26 low redshift (z < 0.3) giant radio galaxies (GRGs) from the WENSS survey, selected at flux densities above 1 Jy at 325 MHz. We present 10.5-GHz observations with the 100-m Effelsberg telescope of 18 sources in this sample. These observations, together with similar data of the remaining eight sources, are combined with data from the WENSS, NVSS and GB6 surveys to study the radio properties of the lobes of these sources at arcminute resolution. We investigate radio source asymmetries, equipartition energy densities in the lobes, the presence of lobe pressure evolution with redshift, the spectral age and the density of the environments of these sources. We find that the armlength asymmetries of GRGs are slightly larger than those of smaller sized 3CR radio galaxies and that these are difficult to explain as arising from orientation effects only. We also find indications that the lobes of the GRGs, despite their large sizes, are still overpressured with respect to their environment. Further, we argue that any evolution of lobe pressure with redshift in these large sources is due to selection effects. A spectral ageing analysis suggests that the GRGs in our sample are the oldest members of the group of relatively high power radio sources whose radio powers have evolved to their currently observed lower values.

研究の動機と目的

• 過去の研究における選択バイアスを克服するため、赤方偏移 z ≤ 0.3 かつ 325-MHz フラックス密度 >1 Jy を満たす巨大電波銀河（GRGs）の完全で一様に選択されたサンプルを作成すること。
• エフェルスベルク望遠鏡による高分解能10.5-GHz観測を含む多周波数データを用いて、GRGsの電波ラーブの性質を調査すること。
• スペクトル的年齢、ラーブの進行速度、等分配エネルギー密度、ラーブ圧力を推定し、GRGsの進化状態と環境との相互作用を理解すること。
• 観測された非対称性やラーブ圧力の時間的変化が、方向性効果に起因するのか、それとも本質的な源の進化に起因するのかを検証すること。
• Mpcスケールでの銀河間空間の性質を、その広がった電波構造を通じて探る手段としてのGRGsの役割を評価すること。

提案手法

• 325 MHz でのWENSS調査から、フラックス密度 >1 Jy かつ z ≤ 0.3 を満たすGRGsの完全サンプルを構築した。
• 18個の源について、100-mエフェルスベルク望遠鏡を用いた新規10.5-GHz連続スペクトル観測を実施し、WENSS、NVSS、GB6調査のアーカイブデータと併用した。
• 10.5 GHz での電波形態および偏光を分析し、解像度約1–2 arcsec の全強度および偏光強度マップを生成した。
• 多周波数フラックス密度測定値からスペクトル指数を算出し、関係式 $ S_\nu \propto \nu^{\alpha} $ を用いた。さらに、スペクトル的年齢モデルを適用してラーブの年齢を推定した。
• 一定速度で拡張すると仮定し、源のサイズとスペクトル的年齢の推定値からラーブの進行速度を計算した。
• 標準的な電波源エネルギーおよび圧力形式を用い、粒子と磁場エネルギーの等分配を仮定して、等分配エネルギー密度およびラーブ圧力を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 巨大電波銀河のラーブに観測される非対称性は、主に方向性効果に起因するのか、それとも本質的な源の性質に起因するのか？
• RQ2 この完全サンプルに含まれる巨大電波銀河のスペクトル的年齢は何か？また、それらはより小さな電波源と比較してどう異なるか？
• RQ3 GRGsのラーブ圧力は赤方偏移とともに変化するのか？ もしそうなら、これは宇宙論的進化の結果なのか、それとも選択バイアスの結果なのか？
• RQ4 GRGsの電波ラーブは、周囲の銀河間空間に対して過圧力状態にあると見なせるか？
• RQ5 GRGsのラーブ進行速度は、低出力電波源と比較してどう異なるのか？ これはその進化状態に何を示唆するか？

主な発見

• 本サンプルに含まれるGRGsのスペクトル的年齢は、通常10⁷年オーダーであり、これは既知の最も古い電波源の一つであることを示している。
• ラーブの進行速度は光速の数パーセントに達しており、低出力電波源に比べて顕著に高く、高出力源と同等の値を示している。
• GRGsのラーブ腕長の非対称性は、より小さな3CR電波銀河よりもわずかに大きいことが判明し、非対称性が方向性効果のみによって説明できるとは考えられない。
• GRGsのラーブは依然として周囲環境に対して過圧力状態にあり、内部の圧力支持が継続しているか、あるいは最近エネルギー注入が行われた可能性を示している。
• 赤方偏移に伴うラーブ圧力の見かけ上の変化は、宇宙論的進化ではなく、サンプルが完全かつ一様に選択されていることから、選択バイアスに起因すると結論づけられた。
• 本サンプルに含まれるGRGsの高出力および大規模なサイズは、高出力電波源集団の中で最も古いメンバーである可能性を示しており、時間とともに現在の低い出力値にまで進化したと考えられる。