[論文レビュー] Evidence of jet induced optical microvariability in radio-loud Narrow Line Seyfert 1 Galaxies

Vineet Ojha, Vivek Kumar Jha+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2022

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 122被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、VLBAデータを用いて、ジェットを有するか否かが確認された放射線強度の高い狭線セイフェルト1型銀河（RLNLSy1）における、内夜光学変動（INOV）の最初の体系的比較を提示する。ジェットを有する源では12%がINOVを示す（99%信頼水準でψ > 3%）、一方非ジェット源ではそのような変動は一切検出されず、γ線検出されたジェット源では34%のINOV稼働率を示す。これは、高吸着率NLSy1におけるマイクロ変動を引き起こす要因はジェットの存在そのものではなく、相対論的ビーム効果であることを示唆している。

ABSTRACT

To quantify the role of radio jets for Intra-Night Optical Variability (INOV) in Radio-Loud Narrow-Line Seyfert 1 (RLNLSy1) galaxies, we report the first systematic comparative INOV study of 23 RLNLSy1 galaxies, with 15 RLNLSy1s having confirmed detection of jets (jetted) and the remaining 8 RLNLSy1s having no detection of jets (non-jetted) based on their Very Long Baseline Array observations. We have monitored these two samples, respectively, in 37 and 16 sessions of a minimum 3-hour duration each. Based upon F$^{\eta}$-test at 99\% confidence level with a typical INOV amplitude ($\psi$) detection threshold of $>$ 3\%, we find the INOV duty cycles of 12\% for the sample of jetted RLNLSy1s, however, none of the sources showed INOV in the sample of non-jetted RLNLSy1s. Among the jetted RLNLSy1s, we find that the Duty Cycle (DC) for jetted $\gamma$-ray detected ($\gamma$-ray) RLNLSy1s is found to be 34\% in contrast to null INOV detection in the case of non-$\gamma$-ray RLNLSy1s. It suggests that instead of the mere presence of a jet, relativistic beaming plays a significant role for INOV in the case of low-luminous high accreting AGNs such as NLSy1s in which dilution of the AGN's non-thermal optical emission by the (much steadier) optical emission contributed by the nuclear accretion disc is quite likely. Our study of jetted $\gamma$-ray RLNLSy1s shows more frequent INOV detection for sources with higher apparent jet speed. Further, our results also suggest that among the NLSy1s, only jetted $\gamma$-ray RNLSy1 galaxies DC approaches blazar like DC.

研究の動機と目的

• 相対論的ジェットが放射線強度の高い狭線セイフェルト1型銀河における内夜光学変動（INOV）を引き起こす役割を定量化すること。
• 低放射率・高吸着率AGNにおけるINOVが、単に電波ジェットの存在にあるのか、それともドップラー効果を伴う相対論的ビーム効果に起因するのかを検証すること。
• 統計的に信頼性が高く偏りのないサンプルを用いて、ジェット有りと非ジェットRLNLSy1のINOV稼働率を比較すること。
• γ線検出されたRLNLSy1における見かけのジェット速度とINOV検出との相関関係を調査すること。
• γ線検出RLNLSy1が、ベラール型INOV特性を示すかどうかを評価すること。

提案手法

• 23個のRLNLSy1銀河を対象に、53回の監視セッション（1回あたり3時間以上）で体系的なINOV研究を実施した。
• VLBA観測によるパーセクスケールジェットの確認または否定に基づき、源をジェット有り（n=15）と非ジェット（n=8）に分類した。
• 99%信頼水準でのFη検定を用い、変動の大きさがψ > 3%以上である場合にINOVを検出する基準とした。
• 各サンプルにおける有意な変動を示したセッションの割合として、INOV稼働率（DC）を算出した。
• ジェット源におけるINOV検出と見かけのジェット速度、γ線検出状況の相関を分析した。
• 単一エポック・バイリアル法を用いてブラックホール質量を推定し、ジェット有りと非ジェットサンプルの中央値を比較した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 相対論的ジェットの存在が、RLNLSy1銀河におけるINOVの発生確率を顕著に高めるか？
• RQ2 RLNLSy1におけるINOVは、ジェットそのものの存在に起因するのか、それともドップラー効果を伴う相対論的ビーム効果に起因するのか？
• RQ3 γ線検出RLNLSy1（ビーム効果を伴うジェットを有すると知られている）は、非γ線検出源よりも高いINOV稼働率を示すか？
• RQ4 γ線検出ジェットRLNLSy1において、見かけのジェット速度とINOV検出との間に測定可能な相関があるか？
• RQ5 γ線検出RLNLSy1のINOV特性は、ベラール型に近いものとなっており、ジェット支配を示唆するか？

主な発見

• ジェット有りRLNLSy1のINOV稼働率は12%であり、99%信頼水準でψ > 3%の有意な変動が12%の監視セッションで検出された。
• 非ジェットRLNLSy1の8個すべてで検出可能なINOVは認められず、ジェットの欠如とマイクロ変動の欠如が関連していることが示された。
• ジェット有り源において、γ線検出源のINOV稼働率は34%であったのに対し、非γ線検出源では0%であった。これは相対論的ビーム効果の重要性を強調している。
• γ線検出ジェットRLNLSy1 6個において、見かけのジェット速度とINOV検出との間で正の相関が確認され、ビーム効果が背後要因である可能性が裏付けられた。
• γ線検出RLNLSy1のINOV稼働率（約30%）はベラール型に近づいており、これらの源がコンパクトでドップラー効果を受けるジェットを放出している可能性を示唆している。
• ジェット有りと非ジェットサンプル間で中央値のブラックホール質量に有意差は認められず（log(MBH/M☉) = 7.72 対 7.42）、質量そのものがINOVを決定づける要因ではないが、ビーム効果はそうであると示唆された。