[論文レビュー] Active Galactic Nuclei: Unification, Blazar Variability and the Radio Galaxy/Cosmology Interface

Paul J. Wiita|arXiv (Cornell University)|Mar 27, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、ブラックホール質量、降着レート、観測角度に基づく、活動銀河核（AGN）の統一枠組みを提唱し、光学的マイクロ変動データで裏付けている。さらに、数度程度の小さな開口角を有する超相対論的ジェットが、矛盾するブローザー観測を解消できることを示唆している。また、高赤方偏移域における電波銀河からの拡張する電波リブは、広範な星形成を引き起こし、銀河間媒体を豊かにした可能性がある。

ABSTRACT

We first review some basic properties of the most important classes of active galactic nuclei (AGN), including quasars, blazars, Seyfert galaxies and radio galaxies. The most commonly accepted type of scheme designed to individually unify the radio-loud and radio-quiet categories of AGN is based upon three parameters: black hole mass, accretion rate, and our orientation to the accretion flow. Some recent evidence from optical microvariability of several classes of AGN points in favor of a strong unification scheme that unites both radio-loud and radio-quiet categories. An important question concerning the nature of blazars and other AGN whose jet emission appears to dominate their spectral energy distributions involves the velocities of those flows. A variety of apparently contradictory observations can be reconciled if such flows are ultrarelativistic but have an opening angle of a few degrees. Radio galaxies (RGs) were much more numerous at redshifts ~2 than they are today. Combining this fact with the realization that older RGs at such redshifts are very difficult to detect, and with cosmological simulations of the growth of structure in the universe has led us to propose that RG lobes have impacted a significant fraction of the cosmic web of baryons. These impacts may have triggered extensive star formation and perhaps even engendered new galaxies; they also probably played important roles in the spreading of magnetic fields and heavier elements into the intergalactic medium.

研究の動機と目的

• ブラックホール質量、降着レート、観測角度に基づき、電波高・電波低AGNを一つの枠組みで統一すること。
• 相対論的ジェットがブローザーの変動に果たす役割を調査し、ジェット速度および構造に関する矛盾する観測データを統合すること。
• 電波銀河からの拡張する電波リブが、宇宙構造形成および銀河間媒体の豊かさに与える影響を検討すること。
• 高赤方偏移域の源数およびリブ体積を説明する上で、電波銀河の進化モデルの妥当性を評価すること。
• 多様なAGNタイプにおけるマイクロ変動が、相対論的ジェット放射に起因する共通の物理的起源を支持するかを検証すること。

提案手法

• 複数のAGNクラスにおける光学的イントラナイトマイクロ変動を分析し、共通のジェット物理学および方位依存放射を推定する。
• 標準ジェットモデルを修正し、有限な開口角（数度程度）と高い全方向ローレンツ因子（30以上）を導入することで、ブローザー観測のパラドックスを解消する。
• 宇宙論的シミュレーションおよび電波源進化モデル（例：Blundell et al. 1999）を用いて、リブの拡張体積および寿命を推定する。
• 低周波数カタログからの電波源データを評価し、中心エンジンの活性寿命（τ_act）を制約する。サイズ、出力、赤方偏移分布へのモデルフィットを実施する。
• ジェットコア源を含むモデルを拡張し、高周波数調査（例：FIRST, NVSS）および光学カタログ（例：SDSS）との照合により、より良好な源同定を実現する。
• 過圧力電波リブが星形成を誘発し、銀河間媒体に磁場および重金属元素を分散させる可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なるAGNタイプにおける光学的マイクロ変動は、姿勢およびジェット物理学に基づく統一スキームを支持するか？
• RQ2 ジェットが超相対論的であるが有限な開口角を有する場合、ブローザー変動に関する矛盾する観測はどのように統合できるか？
• RQ3 赤方偏移z ~ 2における電波銀河からの拡張する電波リブが、星形成の誘発および銀河間媒体の豊かさに果たす役割は何か？
• RQ4 中心エンジンの正しい活性寿命（τ_act）は何か？ そして、これは宇宙網に占めるリブの体積にどのように影響するか？
• RQ5 電波リブの影響が、現在と比較してz ~ 2における電波銀河の高い空間密度をどの程度説明できるか？

主な発見

• セイファート銀河、クェーサー、ブローザーにおける光学的マイクロ変動は、相対論的ジェット放射に起因する共通の起源を支持しており、姿勢に基づく統一を強化する。
• ジェットの全方向ローレンツ因子が30を超えること、かつ開口角が数度程度であるならば、ブローザー変動のパラドックスは解消される。
• 高赤方偏移電波銀河からの電波リブは、宇宙網の顕著な割合に影響を与え、星形成および銀河形成を誘発した可能性がある。
• 中心エンジンの活性寿命（τ_act）は150–250 Myrに制約され、リブが関連宇宙領域の約10％しか埋めない可能性を示唆しており、以前の約50％という推定は過大評価であった。
• 電波リブの拡張は、銀河間媒体への磁場および重金属元素の拡散に重要な役割を果たした可能性がある。
• 既存の電波源進化モデルは、サイズ、出力、赤方偏移分布を同時にフィットできない。ジェットコア寄与を含む改訂モデルでは、より良好な一致が得られた。