[論文レビュー] A new sample of large angular size radio galaxies. III. Statistics and evolution of the grown population

L. M. Lara, G. Giovannini+5 more|ArXiv.org|Apr 20, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用数 20

ひとこと要約

本研究は、84個の大型角サイズ電波銀河の標本を分析し、FR I型およびFR II型の形態、進化、電波輝度特性を調査した。その結果、巨大電波銀河（GRGs）は、高い核輝度によって駆動されているのではなく、低密度環境で長期間にわたり進化した古い源であることが判明した。また、構造的非対称性は、方位によるものではなく、周囲媒体の非均一性に起因する。FR II型からFR I型への進化の証拠はなく、赤方偏移z ~ 0.1におけるFR II源の約25％が、進化の進行段階にある（線形サイズが500 kpcを超える）ことが確認された。

ABSTRACT

We present in this paper a detailed study of a new sample of large angular size FR I and FR II radio galaxies and compare the properties of the two classes. As expected, a pure morphology based distinction of FR Is and FR IIs corresponds to a break in total radio power. The radio cores in FR Is are also weaker than in FR IIs, although there is not a well defined break power. We find that asymmetry in the structure of the sample members must be the consequence of anisotropies in the medium where the lobes expand, with orientation playing a minor role. Moreover, literature data and our observations at kiloparsec scales suggest that the large differences between the structures of FR I and FR II radio galaxies must arise from the poorly known central kiloparsec region of their host galaxies. We analyze the sub-sample of giant radio galaxies, and do not find evidence that these large objects require higher core powers. Our results are consistent with giant radio galaxies being the older population of normal FR I and FR II objects evolving in low density environments. Comparing results from our sample with predictions from the radio luminosity function we find no evidence of a possible FR II to FR I evolution. Moreover, we conclude that at z~0.1, one out of four FR II radio sources has a linear size above 500 kpc, thus being in an advanced stage of evolution (for example, older than ~10 Myr assuming a jet-head velocity of 0.1c). Radio activity seems to be a short-lived process in active galaxies, although in some cases recurrent: five objects in our sample present signs of reactivation in their radio structures.

研究の動機と目的

• 大型角サイズ電波銀河の進化状態および物理的性質、特にFR I型とFR II型の違いを理解すること。
• 巨大電波銀河（GRGs）が、大きな核出力が必要かどうか、あるいは低密度環境での長期間の進化によって生じるのかを検証すること。
• 中心キロパーセク領域がFR I–FR II二分法を決定づける役割を果たすかを調査すること。
• 電波銀河の進化が、時間経過とともにFR II型からFR I型の形態に移行するものかどうかを評価すること。
• 電波源の再活性化の証拠を調べ、銀河の相互作用が活動サイクルを引き起こす役割を解明すること。

提案手法

• 1.4 GHzで100 mJy以上の電波輝度を持ち、赤緯が+60°以上、かつ角サイズが4′を超えるNVSSの電波源から、スペクトロスコピックに完全な84個の電波銀河の標本を構築した。
• 論文I（VLA観測による電波マップ）および論文II（分光および画像）の光学データを分析し、形態に基づいてFR I型またはFR II型に分類した。
• 赤方偏移のビンごとに観測された源の頻度と理論的予測を比較するために、電波輝度関数（RLF）を用いた。
• 拡張源における核活動および進化状態を評価するために、P_CN指標を用いて核優位性を定量化した。
• 方位効果と周囲媒体の非均一性の両者を区別するために、構造的非対称性およびジェット先端速度を評価した。
• キロパーセクスケールの電波構造を用いて再活性化源を同定し、近隣の銀河の有無を調査して駆動機構を調査した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 巨大電波銀河（GRGs）は、その巨大なサイズを達成するために、より高い核電波出力が必要か？
• RQ2 FR I型およびFR II型電波銀河における形態的非対称性の原因は何か—方位か、周囲媒体の非均一性か？
• RQ3 電波銀河の進化系列において、FR II型からFR I型への形態的移行の証拠はあるか？
• RQ4 中心キロパーセク領域がFR I–FR II二分法を決定づける役割を果たすか？
• RQ5 再活性化された電波源はどれほど一般的で、何が電波銀河における複数の活動サイクルを引き起こすのか？

主な発見

• FR I型およびFR II型電波銀河は、合計電波出力の折り目（log P_t(1.4 GHz) = 25.2 W/Hz）で明確に分かれている。
• 電波構造の非対称性は、方位ではなく周囲媒体の非均一性によって最もよく説明される。方位モデルが想定するジェット先端速度（0.1c以上）は現実的でない。
• FR I型源はFR II型源よりも弱い電波核を持つが、合計出力の違いほど明確ではなく、FRタイプにかかわらず核出力と合計出力の相関関係が存在する。
• 巨大電波銀河（GRGs）は、高い核輝度によって駆動されているのではなく、低密度環境で長期間にわたり進化した古いFR I型およびFR II型源である。
• 赤方偏移z ~ 0.1におけるFR II型電波源の約4分の1が、線形サイズ500 kpcを超えており、これは10 Myr以上の年齢（0.1cのジェット速度を仮定）の進化の進行段階にあることを示している。
• 標本内の5つの源がキロパーセクスケールで再活性化の兆候を示しており、そのうち2つは近隣に銀河を有しており、銀河の相互作用による駆動の可能性が示唆された。