[論文レビュー] An optical spectroscopic survey of the 3CR sample of radio galaxies with z<0.3. IV. Discovery of the new spectroscopic class of relic radio galaxies

A. Capetti, S. Buttiglione+7 more|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 22被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、非常に低い[O III]/Hβ比（約0.5）、弱い[O III]線幅、および低レベルの電波コア出力を持つ、新たな分光的クラスの電波銀河—「レリック」電波銀河—を特定した。これは核活動の急激かつ最近の低下を示しており、電離ガスが冷却している消滅中のAGNを表しており、狭線領域における光の伝播時間効果を通じて、AGNの稼働サイクルや寿命を新たに探る手がかりを提供する。

ABSTRACT

From an optical spectroscopic survey of 3CR radio galaxies with z<0.3, we discovered a new spectroscopic class of powerful radio-loud AGN. The defining characteristics of these galaxies are that compared with radio galaxies of similar radio luminosity they have: a [O III]\Hb ratio of ~0.5, indicative of an extremely low level of gas excitation; a large deficit of [O III] emission and radio core power. We interpret these objects as relic AGN, i.e. sources that experienced a large drop in their level of nuclear activity, causing a decrease in their nuclear and line luminosity. This class opens a novel approach to investigating lifetimes and duty cycles of AGN.

研究の動機と目的

• z < 0.3の3CRサンプルにおける異常な低ガス励起を示す新たな電波銀河クラスの特定と特徴化を目的とする。
• 非常に低い[O III]/Hβ比と、電波出力に比べて[O III]輝度が不足している理由の物理的起源を調査することを目的とする。
• これらの銀河が、核活動の急激な低下に続く一時的なAGN進化段階を表しているかどうかを検証することを目的とする。
• 狭線領域における光の伝播時間効果を用いて、レリック段階の期間を推定することを目的とする。
• 広いサンプル、特に電波が弱いAGNを含む中で、同様の源を同定する可能性を評価することを目的とする。

提案手法

• z < 0.3の113個の3CR電波銀河をTelescopio Nazionale Galileoを用いて光学分光調査した。
• 分類のための診断線幅図（[O III]/Hβ、[S II]/Hα、[N II]/Hα）を用い、極めて低励起の外れ値を同定した。
• 5 GHzにおける電波コア放射度と178 MHzにおける全電波出力とを比較し、コア対全電波出力比（Fcore/Ftot）を評価した。
• 電波構造の空間的形状（例：二重ローブ、ジェット、ホットスポット）を分析し、活動の停止までの時間スケールを推定した。
• 光の伝播時間効果をモデル化した：半径r > cτDの領域は、核が消灯した後も高い励起状態を維持し、「逆方向の光エコー」を形成する。
• 同程度の電波出力を持つ高励起電波銀河と比較して、[O III]輝度の不足を用いて、レリック段階の期間を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 z < 0.3の3CR電波銀河の一部で観測される非常に低い[O III]/H β比（約0.5）の原因は何か？
• RQ2 これらの源の電波コア出力と全電波出力は、同程度の出力を持つ一般的な電波銀河と比べてどう異なるか？
• RQ3 観測された[O III]輝度の不足と低励起状態は、AGN活動の急激な低下によって説明できるか？
• RQ4 レリック段階の時間スケールは何か？また、狭線領域における光の伝播時間効果を用いてどのように推定できるか？
• RQ5 [O III]輝度が低い未分類の3CR源の中に、追加のレリック銀河候補は存在するか？

主な発見

• 3C 028、3C 314.1、3C 348の3つの銀河が、[O III]/Hβ ≈ 0.5を示し、極めて低いガス励起を特徴とする新たな分光的クラスとして特定された。
• これらの源は、同程度の電波出力を持つ通常の電波銀河と比較して、[O III]線輝度が10〜1000倍も低く、電離放射の著しい不足を示している。
• 電波コア対全電波出力比（Fcore/Ftot）は10−5〜10−4未満であり、同程度の出力を持つ電波銀河の典型的な値1.6×10−3と比べて著しく低い。
• 3C 314.1は、ジェットやホットスポットを示さない「太い二重ローブ」構造を示しており、ジェット活動が少なくとも約7×10⁵年前に停止したと示唆している。
• 3C 348は、化石的FR II構造内に再起動したコアを示す「生まれ変わった」構造を示しており、レリック段階が少なくとも約3×10⁵年前に開始されたと示唆している。
• [O III]輝度の不足は3C 314.1と3C 348で最も顕著（10²〜10³倍）であり、3C 028はやや小さい不足（≤10倍）を示しており、より若いレリック段階である可能性がある。