[論文レビュー] Asymmetries in Powerful Extragalactic Radio Sources

Gopal‐Krishna, Paul J. Wiita|arXiv (Cornell University)|Sep 30, 2004

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、相対論的ビーム効果を超えた、強力な銀河間電波源における非対称性を調査し、特に電波ローブおよび光学線スペクトル線の非対称性に注目する。著者らは、宿主銀河周囲の広がったほこりを含むガス円盤が、相関する電波-光学非対称性および偏光の非対称性を説明できるかもしれないと提案する。これにより、電波源の統一モデルおよび進化段階に関する新たな制約が得られる。

ABSTRACT

This review provides the background and current perspective of some of the striking asymmetries exhibited by extragalactic double-lobed radio sources, paying special attention to the reported interrelationships among some of them. We particularly aim to highlight some less discussed aspects pertaining to the radio lobes and hot-spots for which any relativistic beaming effects are milder than those imposed on the jets. Various attributes of these features, such as their geometry, intensity, spectrum, and polarization provide important underpinnings to models of radio galaxies and quasars, as well as to theories that attempt to unify them. These contraints are sharpened by exploiting the asymmetry properties of the extended optical emission-line regions associated with powerful radio sources, including the giant halos of Lyman-alpha emission associated with them. We suggest that highly extended disks of dusty gaseous material, which could also be parts of cosmic filaments, around the host galaxies of radio sources may hold the key to understanding the correlated radio--optical asymmetry and perhaps also the depolarization asymmetry of the twin radio lobes. We also discuss the nature and possible implications of the extreme type of asymmetry witnessed in the enigmatic quasar 3C273, whose entire radio emission is observed on just one side of the nucleus. In this context, theoretical scenarios for the production of one-sided jets are also briefly recounted. Taking a clue from theobserved one-sidedness of the extended radio jets even in `weak-headed-quasars', we also propose a scenario for the late evolutionary stage of double radio sources. We end with a list of key questions concerning radio source asymmetries which still require final answers. (Abridged)

研究の動機と目的

• 相対論的ビーム効果を超えた、強力な銀河間電波源における構造的非対称性の起源を理解すること。
• 固有の源特性、環境要因（例：ほこりを含む円盤）および観測角度効果が、観測される非対称性をどのように形作るかを調査すること。
• 広がった光学線スペクトル線領域（EELRs）およびLy-αハローが、ジェットの向きや遮蔽に関連する非対称性をどのように明らかにするかを探索すること。
• 相関する電波-光学非対称性および偏光の非対称性が、ほこりを含むガス円盤のような環境的構造を示唆するかどうかを評価すること。
• 非対称性の進化的意味を検討し、ファナロフ＝ライナーI型とII型の統一および電波源の晩期的進化段階に与える影響を明らかにすること。

提案手法

• 電波、光学、紫外線、X線の多波長観測を分析し、異なる放射成分における非対称性を同定・相関づける。
• 偏光の非対称性（ライングトン＝ガーリング効果）を、ジェットの向きおよびバルク運動の強力な指標とし、相対論的ビームモデルと結びつける。
• ローブおよびホットスポットにおけるスペクトル指数の非対称性を検討し、固有的要因、環境的要因、観測角度依存要因を区別する。
• 広がった光学線スペクトル線領域（EELRs）およびLy-αハローの形態および表面輝度を調査し、イオン化ガス分布の非対称性を解明する。
• 広がったほこりを含むガス円盤（宇宙フィラメントの一部である可能性も）が、非対称的遮蔽を引き起こし、相関する電波-光学非対称性を説明できると提唱する。
• 3C273という極端な例を検討し、片側性の強い電波放射が標準モデルに挑戦し、晩期的ジェット進化のシナリオを示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測角度が唯一の違いであると仮定した場合、弱いホットスポット速度（約c/100）は、電波銀河と比べてクェーサーでより強い非対称性が観測されるのと整合するか？
• RQ2 高赤方偏移における強力な電波源は、低赤方偏移のそれらと比較して、より歪んだ電波構造を示すか？
• RQ3 古典的二重電波源におけるバックフローの典型的な速度は何か？また、ホットスポット速度に依存するか？
• RQ4 Ly-αハローの顕著な非対称性が、近傍ローブを特定するのにどの程度信頼できるか？また、ローブの偏光非対称性とどの程度相関するか？
• RQ5 弱いヘッドを持つクェーサーにおけるホットスポットの減衰は、何によって引き起こされるのか？また、これはジェットの不安定化を引き起こし、ファナロフ＝ライナーの統一に影響を与えるか？

主な発見

• 偏光の非対称性（ライングトン＝ガーリング効果）は、相対論的バルク運動と強く関連しており、クェーサーと電波銀河の観測角度に基づく統一モデルを支持する。
• 広がった線スペクトル線領域における相関する電波-光学非対称性は、非対称的ほこり遮蔽（広がったガス円盤からの可能性）が、観測される非対称性の主要因である可能性を示唆する。
• ローブおよびホットスポットにおけるスペクトル指数の非対称性は、固有的要因、環境的要因、観測角度依存要因の混合に起因すると考えられ、その主因についてはまだ明確な合意はない。
• 3C273の極端な片側性は、標準モデルに挑戦し、真に片側的なジェットが、極端な環境的または力学的条件から生じる可能性を示唆する。
• 宿主銀河周囲の広がったほこりを含むガス円盤は、偏光非対称性および相関する電波-光学非対称性の両方を説明できる可能性があり、単なる観測角度効果を超えた環境的説明を提供する。
• ジェットの晩期的進化段階では、ホットスポットの徐々な減衰が起こり得る。これはジェットの不安定化を引き起こす可能性があり、弱いヘッドを持つクェーサーの存在を説明する手がかりとなり、FR I型とFR II型の統一に寄与する。