[論文レビュー] Catching butterflies in the sky: Extended catalog of winged or X-shaped radio sources from the latest FIRST data release

Xiaolong Yang, Ravi Joshi+9 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2019

Radio Astronomy Observations and Technology参考文献 85被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、最新のFIRST調査から290個のX字型または翼状の電波銀河の拡張されたカタログを提示しており、既知のサンプルをほぼ2倍に拡大している。FIRST 1.4 GHzデータとTGSS 150 MHz観測を組み合わせることで、106個の「強い」および184個の「おそらく」XRG候補を同定し、その中に9個のクェーサーと2個の二重ピーク線を示す天体が含まれており、AGNフィードバックやブラックホールスピン反転メカニズムの解明に新たな標的を提供している。

ABSTRACT

We present a catalog of 290 "winged" or X-shaped radio galaxies (XRGs) extracted from the latest (2014 December 17) data release of the "Very Large Array Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeter." We have combined these radio images with their counterparts in the TIFR GMRT sky survey at 150 MHz, in an attempt to identify any low surface brightness radio emission present in these sources. This has enabled us to assemble a sample of 106 "strong" XRG candidates and 184 "probable" XRG candidates whose XRG designation needs to be verified by further observations. The present sample of 290 XRG candidates is almost twice as large as the number of XRGs currently known. Twenty-five of our 290 XRG candidates (9 "strong" and 16 "probable") are identified as quasars. Double-peaked narrow emission lines are seen in the optical spectra of three of the XRG candidates (two "strong" and one "probable"). Nearly 90% of the sample is located in the FR II domain of the Owen-Ledlow diagram. A few of the strong XRG candidates have a rather flat radio spectrum (spectral index alpha flatter than -0.3) between 150 MHz and 1.4 GHz, or between 1.4 and 5 GHz. Since this is not expected for lobe-dominated extragalactic radio sources (like nearly all known XRGs), these sources are particularly suited for follow-up radio imaging and near-simultaneous measurement of the radio spectrum.

研究の動機と目的

• X字型電波銀河（XRG）はまれであり、AGNフィードバックやブラックホールダイナミクスの理解に鍵を握ると考えられるが、その既知のサンプルを顕著に拡大すること。
• 高分解能の1.4 GHz FIRSTデータと低周波数の150 MHz TGSSデータを組み合わせ、弱く広がった電波放射を検出するため、XRG候補を同定および分類すること。
• XRG候補の電波スペクトル的性質および宿主銀河の特徴を調査し、特に既存の形成モデルに挑戦する可能性がある平坦スペクトル源に注目すること。
• 将来的なフォローアップ観測を支援するため、信頼性の高い公開カタログを提供し、ジェットの前進やブラックホールスピン反転といったXRG形成メカニズムの理解を深めること。

提案手法

• 1.4 GHzのVLA FIRST調査の2014年12月17日データリリースから電波源を抽出し、X字型または翼状の形態に注目した。
• XRG候補の翼部における低表面輝度電波放射を検出するため、TIFR GMRTスカイサーベイ（TGSS）の150 MHzデータと照合した。
• スローンデジタルスカイサーベイ（SDSS）の光学データを用いて、光学的対応体を同定し、290候補のうち206個の赤方偏移および線スペクトル特性を取得した。
• 電波形態および多周波数的一致性に基づき、『強い』（明確なX字型）および『おそらく』（曖昧または部分的なX字型）に候補を分類した。
• 150 MHz〜1.4 GHzおよび1.4 GHz〜5 GHzの間の電波スペクトル指数を測定し、スペクトルの急傾斜度を評価し、平坦スペクトル源を同定した。
• Owen-Ledlow図にプロットすることで、ジェット／リーブのエネルギー状態を推定するため、FR I/FR IIの光度境界との相対的位置関係を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 XRG候補の統計的分布（電波形態、赤方偏移、電波光度）は、過去のサンプルと比較してどのように異なるか？
• RQ2 150 MHz〜1.4 GHzの間で平坦スペクトルを示すXRG候補はどれであり、これはその放射メカニズムやジェット活動に何を示唆するか？
• RQ3 XRG候補のうち、二重ピーク線を示す光学的発光線が観測されたものは存在するか？ もし存在するならば、これは二重超大質量ブラックホールの存在を示唆する可能性があるか？
• RQ4 新規XRG候補の電波構造的およびスペクトル的性質は、既知のXRGと比較してどのように異なるか？ 特にFR I/FR II分類およびスペクトル指数の傾向に関して。
• RQ5 本カタログに含まれるXRG候補の多くは、FR I/FR II光度境界に近いか？ これは、XRGが遷移的形態を示すという仮説を支持するか？

主な発見

• 本研究は、290個のXRG候補（106個の『強い』、184個の『おそらく』）を含むカタログを提示しており、X字型電波銀河の既知のサンプルをほぼ2倍に拡大している。
• 106個の強いXRG候補のうち9個がクェーサーとして同定され、XRG形態が電波強度AGNに限定されないことを示している。
• 3個のXRG候補（2個の強い、1個のおそらく）が二重ピーク線を示す狭い発光線を示しており、二重超大質量ブラックホール系の存在を示唆している。
• ほぼ90％の強いXRG候補がOwen-Ledlow図のFR II領域に位置しており、高い電波光度および強力なジェットを示している。
• 10個の強いXRG候補が150 MHz〜1.4 GHz間で平坦スペクトル（スペクトル指数α > -0.3）を示しており、これは通常のリーブ支配型電波源では稀であり、最近のまたは継続中の活動を示唆する可能性がある。
• 150 MHz〜1.4 GHz間の中央値スペクトル指数は約-0.81であり、古くなったリーブからのシンクロtron放射と整合的であるが、平坦スペクトルの外れ値は標準モデルに挑戦している。