[論文レビュー] Apparent parsec-scale jet opening angles and \gamma-ray brightness of active galactic nuclei

A. B. Pushkarev, M. L. Lister+2 more|arXiv (Cornell University)|May 3, 2012

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、MOJAVE計画のスタックド15 GHz VLBA画像を用いて、215個の活動銀河核（AGN）を分析し、Fermi LATで検出された（γ線が明るい）とされないAGNの間で、見かけのジェット開口角を比較した。γ線が明るいAGNは、γ線が弱い源よりも顕著に広い見かけの開口角（平均25.7° ± 1.0°）を示すが、これは見通し角が小さいことを示しており、本質的開口角には両グループ間で有意差がなく、相対論的ビーム効果による見通し角依存性がγ線の明るさを決定づけているという解釈を支持する。

ABSTRACT

We have investigated the differences in apparent opening angles between the parsec-scale jets of the active galactic nuclei (AGN) detected by the Fermi Large Area Telescope (LAT) during its first 24 months of operations and those of non-LAT-detected AGN. We used 15.4 GHz VLBA observations of 215 sources from the 2 cm VLBA MOJAVE program. The apparent opening angles were determined by analyzing transverse jet profiles from the data in the image plane by using stacked images constructed from all available MOJAVE epochs for a given source. We confirm our earlier result based on the first three months of scientific operations of the LAT. The apparent opening angles of \gamma-ray bright AGN are preferentially larger than those of \gamma-ray weak sources, suggesting smaller viewing angles to the \gamma-ray bright AGN. Intrinsic opening angles for BL Lacs are wider than those in quasars.

研究の動機と目的

• γ線が明るいAGNが、γ線が弱いAGNと比較して体系的に異なる見かけのジェット開口角を持つかどうかを調査すること。
• 見かけの開口角の差が、投影効果か、ジェットの本質的性質によるものかを特定すること。
• BL Lacsと図説の間で本質的開口角を比較し、ジェットの収束性と見通し角に与える影響を評価すること。
• 観測された見かけの角度とドーナツ因子を用いて、γ線が明るいおよび弱いAGNの見通し角分布をシミュレートすること。

提案手法

• 2011.0以前のすべてのMOJAVE観測データを用いて、15 GHzでのスタックド・エポックVLBA画像を構築し、信号対雑音比を向上させるとともに、時間的変動の影響を低減した。
• デコンボリューション処理を施したFWHM幅と、コンポonentの中央位置角の中央値を用いて、横方向のジェット輝度プロファイルから見かけの開口角を測定した。
• 本質的開口角は、αint = αapp × sin(θ) で求められ、ここでθは見通し角であり、MOJAVEおよびMetsähoviデータから得られたドーナツ因子とジェット速度を用いた。
• 見通し角は、αint = ρ / Γ で推定され、ρ = 0.29 rad とし、見かけの角度とローレンツ因子の分布に一般化ラムダ分布をフィッティングしてシミュレーションした。
• 見かけの開口角と本質的開口角の分布を、LATで検出された源とされない源の間で比較するために、コルモゴロフ＝スミルノフ検定を用いた。
• 著しく湾曲するジェットを示す源では、ジェットのリッジラインを2本の直線でフィッティングし、ピークが4×rmsノイズを超えるスライスのみを用いて開口角を計算した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 γ線が明るいAGNは、γ線が弱いAGNと比較して、体系的に広い見かけの開口角を持つのか。これはその見通し幾何学的配置に何を示唆するのか？
• RQ2 見かけの開口角の差は、ジェットの本質的性質に起因するのか、それとも見通し角の方向による投影効果に起因するのか？
• RQ3 BL Lacsは図説よりも広い本質的開口角を持つのか。これはジェットの収束性とローレンツ因子とどのように関係するか？
• RQ4 γ線が明るいAGNとγ線が弱いAGNの見通し角の統計的分布は何か。理論的期待値と比較するとどうなるか？
• RQ5 γ線の明るさと見かけの開口角の観測相関は、相対論的ビーム効果のみで説明可能か？

主な発見

• γ線が明るいAGNの平均見かけの開口角は25.7° ± 1.0°であり、γ線が弱い源の19.6° ± 1.2°よりも顕著に大きい（コルモゴロフ＝スミルノフ検定のp値は0.011）。
• 見かけの開口角が40°を超えるすべての源がFermi LATで検出されており、広い見かけの開口角とγ線検出可能性の強い相関があることを示している。
• 本質的開口角には、γ線が明るいか弱いかのAGNの間で有意差がなく（p = 0.42）、観測された見かけの角度の差は投影効果によるものであると示唆している。
• BL Lacsの平均本質的開口角は2.7° ± 0.2°であり、図説（1.4° ± 0.1°）よりも顕著に広く、K-S検定のp値 < 0.011であるため、図説のジェットはBL Lacsよりも良好に収束していると示唆している。
• シミュレーションの結果、γ線が明るいAGNの中央値見通し角は3°であり、γ線が弱い源では6°である。見通し角が0.5°以内の方向にジェットを観測する確率は0.71%にとどまる。
• 見通し角がθ < αint/2 ≈ 0.5°である確率は0.71%であり、162個のLAT検出AGNのサンプルでは約1.15個の源がこの条件を満たすと予想される。