[論文レビュー] Constraining the nature of High Frequency Peakers. I. The spectral variability

M. Orienti, D. Dallacasa+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2007

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 37

ひとこと要約

本研究では、複数のエポックにわたる同時多周波VLA観測を用い、51個の高周波ピーク源（HFP）候補における変動を特定し、ベーミング源（例：blazar）による汚染を除いて真の若い電波源を区別した。6年間の短い timescale におけるスペクトル変動が、ベーミング源を効果的にフィルタリングできることを示し、元のサンプルのうち約56％が真のHFPである可能性が高いと確認した。

ABSTRACT

We investigate the spectral characteristics of 51 candidate High Frequency Peakers (HFPs), from the ``bright'' HFP sample, in order to determine the nature of each object, and to obtain a smaller sample of genuine young radio sources. Simultaneous multi-frequency VLA observations carried out at various epochs have been used to detect flux density and spectral shape variability in order to pinpoint contaminant objects, since young radio sources are not expected to be significantly variable on such a short time-scale. From the analysis of the spectral variability we find 13 contaminant objects, 11 quasars, 1 BL Lac, and 1 unidentified object, which we have rejected from the sample of candidate young radio sources. The 6 years elapsed between the first and latest observing run are not enough to detect any substantial evolution of the overall spectrum of genuine, non variable, young radio sources. If we also consider the pc-scale information, we find that the total radio spectrum we observe is the result of the superposition of the spectra of different regions (lobes, hot-spots, core, jets), instead of a single homogeneous radio component. This indicates that the radio source structure plays a relevant role in determining the spectral shape also in the rather common case in which the morphology appears unresolved even on high-resolution scales.

研究の動機と目的

• スペクトル変動を用いてHFPサンプル内の真の若い電波源と汚染blazarを区別すること。
• 数年間のスケールでのフレームスルーデンスおよびスペクトル形状の変動をテストすることで、'明るい'HFPサンプルの信頼性を評価すること。
• 観測された電波スペクトルが、1つの均一な成分から生じるのか、それとも複数の領域（例：ラーム、コア、ジェット）のスペクトルの重ね合わせから生じるのかを調査すること。
• 約6年間のスペクトル進化を分析することで、真のHFPの進化状態を制約すること。
• 今後の初期段階の電波源進化に関する研究のため、HFPサンプルの純度を向上させること。

提案手法

• 2003–2004年の複数エポックにわたる同時多周波VLA観測を実施し、さまざまな周波数における電力密度およびスペクトル形状を測定した。
• エポック間でスペクトル指数および折り返し周波数を比較し、ベーミング放射（blazarに特徴的なもの）を示す変動を検出した。
• pcスケールのVLBAデータを用いて源の構成要素を解像し、合計スペクトルを個々の領域（例：コア、ラーム、ホットスポット）からの寄与に分解した。
• 特にスペクトル変動を示す源では、全体スペクトルを成分スペクトルの重ね合わせとしてモデル化するためのスペクトルフィッティングを適用した。
• 変動解析と光学的同定および形態的分類（例：コア-ジェット対比、ダブル/トリプル構造）を組み合わせ、源タイプを分類した。
• 断熱的拡張およびシンクロトロン損失による予想されるスペクトル進化を評価し、変動のない源では発光の最近の開始を除外した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 HFPサンプル内のどの源が数年間のスケールでスペクトル変動を示し、ベーミング源による汚染を示しているか？
• RQ2 スペクトル変動は、HFPサンプル内での真の若い電波源とblazar（例：クェーサー、BL Lacs）を区別できるか？
• RQ3 観測された合計電波スペクトルが、複数の解像不能な成分（例：コア、ラーム、ジェット）のスペクトルの重ね合わせである割合はどの程度か？
• RQ4 HFPにおける観測されたスペクトル形状は、1つの均一な放射領域から生じるに適しているのか、それとも複数成分モデルが必要か？
• RQ5 約6年間の間に顕著なスペクトル進化が検出されない非変動源において、電波放射の開始年齢および開始時刻にどのような制約が課されるか？

主な発見

• 13個の源が汚染源と特定された：11個のクェーサー、1個のBL Lacs、1個の同定不能対象。6年間の期間で顕著なスペクトル変動が確認されたことによる。
• 変動を示しベーミングを示す対象を除いた後、元のHFP候補のうち55個中31個（約56％）が真の若い電波源として有効であると残った。
• J0650+6001のような源におけるスペクトル変動は、1つの均一な成分では説明できない。これは、コアやラームスペクトルの個々の成分における進化を示している。
• 合計で観測された電波スペクトルは、解像不能であっても、明確に分離された領域（ラーム、ホットスポット、コア、ジェット）からのスペクトルの重ね合わせとして最もよく説明される。
• 非変動源では、約6年間の間に顕著なスペクトル進化が検出されなかった。これは、電波放射が最近開始された場合、20年以内に開始されたに違いない（統計的に不自然な短さ）ことを示唆している。
• CSOに類似した形態を示す源は、変動が低く、真の若い電波源である可能性が高い。一方、コア-ジェット形態およびフラットスペクトルは、blazar汚染と強く相関している。