[論文レビュー] Discovery of $\gamma$-ray emission from a steep radio spectrum NLS1 B3 1441+476

Neng-Hui Liao, Yun-Feng Liang+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2015

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 4被引用数 17

ひとこと要約

本研究では、7年間のFermi/LATデータを用いて、急勾配の電波スペクトルを示す幅広いラインSeyfert 1銀河（NLS1）B3 1441+476からのγ線放射の初検出を報告する。急速な変動の不在、低コア優位度（$\lesssim$ 0.7）、低コンプトン優位度（$\lesssim$ 1）、および約100 MHzで折り返しを示すコンパクトな電波構造は、ずれ傾いた、未発達の相対論的ジェットを示しており、NLS1におけるジェット形成を稀に探る手がかりを提供する。

ABSTRACT

Narrow line Seyfert 1 galaxies (NLS1s) usually do not host relativistic jet and the $\gamma$-ray NLS1s are expected to be rare. All $\gamma$-ray NLS1s reported to date have flat radio spectra and the jets are found to be closely aligned. No $\gamma$-ray mis-aligned NLS1 has been predicted before. In this work we analyze the first seven-year $Fermi$/Large Area Telescope (LAT) data of a steep radio spectrum NLS1 B3 1441+476 and report the {\it first} detection of $\gamma$-rays in such a kind of objects. No rapid variability is observed from radio to $\gamma$ rays and additionally low core dominance ($\lesssim$ 0.7) and Compton dominance ($\lesssim$ 1) are found. B3 1441+476 has a compact radio morphology and a radio spectrum turnover at $\sim$ 100MHz. A radiation model successfully reproducing some steep-spectrum radio quasars can reasonably fit the spectral energy distribution of B3 1441+476. All these facts strongly suggest that B3 1441+476 hosts a mis-aligned and plausibly underdeveloped relativistic jet, which provides a valuable target to reveal the formation and evolution of relativistic jets in NLS1s.

研究の動機と目的

• 急勾配スペクトルのNLS1がγ線放射を伴う相対論的ジェットを有するかどうかを調査し、平坦スペクトルで整列したジェットのみがγ線を生成するとの仮定に挑戦すること。
• 多波長データとスペクトルエネルギー分布（SED）モデリングを用いて、B3 1441+476のジェットの向きと物理的性質を特定すること。
• この検出が、NLS1銀河における相対論的ジェットの形成と進化に与える意味を探ること。
• 急勾配スペクトル電波クェーサーの放射モデルが、このずれ傾いたNLS1の全波長放射をどの程度説明できるかを検証すること。

提案手法

• B3 1441+476からのγ線放射を探索するため、7年間のFermi/Large Area Telescope（LAT）データの解析。
• 急勾配スペクトル電波クェーサーにうまく適合する放射モデルを用いて、観測された全波長放射を説明するスペクトルエネルギー分布（SED）モデリング。
• ジェットの向きとビーミング効果を推定するため、コア優位度（$R_c = f_{\text{core}}/f_{\text{host}}$）とコンプトン優位度（$R_{\text{comp}} = f_{\text{X-ray}}/f_{\text{radio}}$）の評価。
• 電波データの検討により、約100 MHzでスペクトルの折り返しを特定し、電波コアのコンパクト性を評価。
• 活動銀河核における既知のジェット向きの指標と照らし合わせ、観測された電波形状およびスペクトル的性質を比較検討。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 平坦スペクトルジェットを欠くにもかかわらず、急勾配電波スペクトルを示すNLS1銀河が検出可能なγ線放射を有することができるか？
• RQ2 B3 1441+476におけるγ線放射は、ずれ傾いた相対論的ジェットと整合性があるか？
• RQ3 B3 1441+476におけるどのような物理的状態が、未発達または強くビーミングされていないジェットの存在を支持するか？
• RQ4 急勾配スペクトル電波クェーサーの放射モデルが、このNLS1のSEDをどの程度説明できるか？

主な発見

• 7年間のFermi/LATデータを用いた解析により、急勾配スペクトルNLS1銀河B3 1441+476からのγ線放射の初検出が確認された。
• 電波からγ線エネルギー範囲にわたり、顕著な急速な変動は観測されず、安定した放射メカニズムであることが示唆された。
• 低コア優位度（$\lesssim$ 0.7）および低コンプトン優位度（$\lesssim$ 1）は、強くビーミングされていないずれ傾いたジェットを強く示唆し、強いビーミングを伴う整列したジェットとは整合しない。
• この源はコンパクトな電波構造を示し、約100 MHzでスペクトルの折り返しが観測され、コンパクトでずれ傾いたジェット構造と整合的である。
• 急勾配スペクトル電波クェーサーのための放射モデルが、B3 1441+476の観測されたスペクトルエネルギー分布をうまく再現でき、相対論的ジェットの存在を支持する。
• これらの発見は、B3 1441+476がずれ傾いた、おそらく未発達の相対論的ジェットを有すると示唆し、NLS1におけるジェット形成を研究するためのユニークな対象である。