[論文レビュー] Evidence that Quasars and Related Active Galaxies are Good Radio Standard Candles and that they are Likely to be a Lot Closer than their Redshifts Imply

M. B. Bell|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2006

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、VLBAの電波輝度およびジェットの角度速度のデータに基づき、クェเซアと活動銀河が優れた電波標準キャンドルである証拠を提示している。これは、赤方偏移が主に宇宙論的ではなく、固有のものである可能性を示唆している。解析により、これらの源は赤方偏移が示すよりもはるかに近い、主に100 Mpc圏内にあると考えられる。これは、電波の等級が安定し、logN-logSの勾配が宇宙論的進化を仮定しなくても期待される値と一致する、局所的宇宙モデルを支持するものである。

ABSTRACT

For many years some astronomers have continued to argue, using redshift periodicities and quasar-galaxy associations, that quasars may be closer than their redshifts imply. Here, for the first time using raw radio data, I re-examine this question and find new evidence that supports this argument. Using VLBA flux densities and angular motions in jets, I show that the central engine of quasars and BL Lac objects appears to be a good radio standard candle. Using this information, relative distances are calculated and absolute radio distances are then obtained by referencing to a source whose true distance has been obtained using Cepheid variables. The results reveal that in this model most of the strong radio sources found in early surveys are nearer than 100 Mpc. (abridged)

研究の動機と目的

• 原始的な電波データを用いて、クェーサーと活動銀河が電波標準キャンドルとして適切かどうかを検証し、それらの赤方偏移が宇宙論的であるという仮定に疑問を呈すること。
• 観測角度（傾き角）に起因する固有の輝度変動を補正することで、強力な電波源の距離推定値を再評価すること。
• 観測されたlogN-logS勾配-3/2および源の数密度が、宇宙論的進化を必要としない局所的宇宙モデルと整合するかどうかを特定すること。
• 顕著な等級-赤方偏移関係が、宇宙論的膨張ではなく、固有の赤方偏移と方向依存性のビーミングによって説明可能かどうかを評価すること。
• 大規模な宇宙論的進化を必要とせず、固有の電波等級の一貫性と傾き角補正に依拠する、クェーサーの性質の代替的説明を提供すること。

提案手法

• VLBAの原始的電波輝度とジェットの角度速度を用いて、クェーサーとBL Lac対象の固有電波等級を推定した。
• 中心に穴あきトルスを持つと仮定し、幾何的補正を傾き角（i）に基づいて適用した。輝度比S(i)/S(90°) ∝ [N(i)/sin i]^{2/3} の関係を用い、縁面方向への輝度を正規化した。
• 観測された輝度を縁面方向に補正するため、固有の輝度成分を除去した。これにより、低傾き角（正面）の源は、輝度-距離図で左にずれる。
• 傾き角ごとに10°のチャンクを用い、傾き角補正および検出限界を考慮した上で、源の数密度分布を再構築した。
• 補正済みの数密度とlogN-logS勾配を、局所的モデルと宇宙論的モデルの両方の理論的期待値と比較した。
• セッフェイド変光星の距離を基準として用い、強力な電波源の局所的距離スケールを固定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 観測角度依存の輝度変動を補正した場合、クェーサーと活動銀河は電波標準キャンドルとして適切か？
• RQ2 観測されたlogN-logS勾配-3/2は、宇宙論的進化を仮定しなくても、局所的宇宙モデルから自然に生じるか？
• RQ3 赤方偏移とともに等級が増加するように見える現象は、宇宙論的膨張ではなく、固有の赤方偏移と方向依存性のビーミングによって説明可能か？
• RQ4 初期の調査における強力な電波源の真の距離スケールは何か？ そして、赤方偏移に基づく推定値と比べてどうか？
• RQ5 傾き角補正済みの輝度と数密度は、標準の宇宙論的モデルよりも局所的宇宙モデルをどれほど支持するか？

主な発見

• クェーサーとBL Lac対象の中心核は、傾き角補正を施すと、縁面方向への正規化により良好な電波標準キャンドルとして機能する。
• 傾き角補正後、源の数密度分布は、均一かつ等方的源集団の期待される分布と一致し、顔面方向（i ≈ 0°）付近にピークを示す。
• 補正済みのlogN-logS勾配は広い範囲で-3/2と一致しており、等級や密度の進化を仮定しなくても、局所的モデルが妥当であることを支持する。
• 源の数密度は距離の立方に比例し、これは局所的宇宙モデルで予想されるものと一致し、局所モデルの妥当性を確認する。
• データは局所モデルに完璧に適合するが、宇宙論的赤方偏移モデルに適合させるには、等級や密度の進化に関する非物理的で恣意的な仮定が必要となる。
• 距離の最も良い指標は赤方偏移ではなく、観測された輝度である。強力な電波源の多くは100 Mpc圏内にあり、赤方偏移が示すよりもはるかに近い。