[論文レビュー] Bendings of radio jets in BL Lacertae objects I: EVN and MERLIN observations

P. Cassaro, C. Stanghellini+3 more|ArXiv.org|Nov 14, 2001

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 13被引用数 12

ひとこと要約

本研究は、5 GHzで実施された高分解能EVNおよびMERLIN観測を用いて、BLラクティック銀河における非同一面的ラジオジェットの起源を調査する。ヘリカルジェットは90°の非同一面的傾きを説明するために提案されたが、そのようなヘリカルな特徴を示したのは2つの源にとどまり、約90°の非同一面的傾きを示した1つの源ではヘリシティの証拠が認められなかった。これは、ヘリカルジェットだけではすべての非同一面的傾きを説明できないことを示しており、非同一面的湾曲または複数のジェット成分が代替的に必要となる可能性がある。

ABSTRACT

Several blazars, and BL Lac objects in particular, show a misalignment between the jet orientation on parsec and kiloparsec scales. Some authors (i.e. Conway & Murphy, 1993) have attempted to explain this behaviour invoking helical jets for misalignment angles around 90$\degr$, showing how in this case there are interesting implications for the understanding of the medium into which the jet is expanding. By comparing sensitive VLA observations (Cassaro et al., 1999) with images available in the literature for the BL Lac objects from the 1-Jy Sample (Stickel et al., 1991), it is clear that there is a wide range of misalignments between the initial jet direction and the kpc-scale jet, when detected. We have carried out VLBI observations of these BL Lac objects, in order to investigate the spatial evolution of the radio jets from few tens to hundreds of mas, and to search for helical jets in this class of sources. We present here the first dataset obtained from EVN+MERLIN observations at 5 GHz for seven objects. From these observations we never have a clear detection of helical jets, we only have a possible signature of their presence in 2 objects. In only one of the sources with a misalignment angle around 90$\degr$ the presence of helical jets can be ruled out. This implies that it is not possible to invoke helical jets to explain the morphology of all the sources showing a misalignment of about 90$\degr$ between the parsec and the kiloparsec scale jets.

研究の動機と目的

• BLラクティック銀河におけるパーセクスケールとキロパーセクスケールのラジオジェットの観測された非同一面的傾きを、ヘリカルジェットが説明できるかどうかを特定すること。
• VLBI技術を用いて、数十から数百ミリアーキセコンドのスケールにおけるラジオジェットの空間的進化を調査すること。
• プレセッションまたはケルビン＝ヘルムホルツ不安定性によって駆動されるヘリカルジェットの形態が、非同一面的傾き角分布における2番目のピーク（約90°）を説明できるかという仮説を検証すること。
• 異なる降着円盤領域から生じる2ジェット系のような代替モデルが、観測された形態と非同一面的傾き分布をよりよく説明できるかどうかを評価すること。
• 周囲媒体との相互作用およびジェットのコリメーションが、観測されたジェット構造をどのように形作るかを評価すること。

提案手法

• 1-Jyサンプルに属する7つのBLラクティック銀河に対して、ヨーロピアンVLBIネットワーク（EVN）およびMERLINを用いて5 GHzで高分解能VLBI観測を実施した。
• EVNおよびMERLINのデータを統合することで、1ミリアーキセコンド未満の分解能を達成し、数十から数百ミリアーキセコンドのスケールにおけるジェット構造の画像化を可能にした。
• スケールにわたるジェット方位角の変化を分析し、パーセクスケールとキロパーセクスケールのジェット向きの間の非同一面的傾き角（ΔPA）を定量化した。
• 曲率、コリメーション、成分の整列といった形態的特徴を評価し、潜在的なヘリカル構造の特定を試みた。
• 理論的予測（共振周波数モデル ω* ≈ 1.3c_ext/R および飽和挙動）に基づいたヘリカルジェットの予測と、観測されたジェット形態を比較した。
• 特にΔPA ≈ 90°の源において、観測された構造が非同一面的湾曲または複数のジェット成分と整合するかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ヘリカルジェット構造は、BLラクティック銀河におけるパーセクスケールとキロパーセクスケールのジェットの間で観測された約90°の非同一面的傾きを説明できるか？
• RQ2 特に大きなΔPAを示す源において、明確なヘリカルジェット形態の観測的証拠が存在するか？
• RQ3 非同一面的傾き角分布における2番目のピーク（約90°）は、ヘリカルジェットのプレセッションといった単一のメカニズムで説明可能か？
• RQ4 中間スケール（数十から数百ミリアーキセコンド）におけるジェットコリメーションおよび構造的特徴は、全体のジェット非同一面的傾きとどのように関係しているか？
• RQ5 異なる降着円盤領域から生じる2ジェット系や非同一面的湾曲といった代替モデルは、観測データとより整合性があるか？

主な発見

• 観測された7つのBLラクティック銀河のいずれに対しても、明確なヘリカルジェット構造の検出は得られなかった。
• 2つの源（1147+245および2131−021）でのみ、可能性のあるヘリカルジェットに一致する形態的特徴が観測され、非同一面的傾き角はそれぞれ80°および36°であった。
• 源1803+784では、強いジェットコリメーションの喪失が観測され、これはヘリカル形態ではなく衝撃誘発湾曲を示唆している。
• 非同一面的傾き角が90°に近い源（1803+784）ではヘリカル構造の証拠が認められず、これはヘリカルジェットモデルが普遍的な説明であるとは言えないことを示している。
• 高非同一面的傾きの源において一貫したヘリカル特徴が認められないことから、ヘリカルジェットだけではΔPA分布における2番目のピークを説明できないことが示された。
• 非同一面的湾曲または複数のジェット成分が、特に複数の高ΔPA源でヘリカル特徴が認められないことから、90°の非同一面的傾きピークのより妥当な説明であると考えられる。