[論文レビュー] FIRST-based survey of Compact Steep Spectrum sources I. MERLIN images of arc-second scale objects

M. Kunert‐Bajraszewska, A. Marecki+3 more|ArXiv.org|Dec 21, 2001

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 26被引用数 15

ひとこと要約

本研究では、FIRST調査を用いて選別された弱いコンパクトなスリープスペクトル（CSS）源の新サンプルを、1.6 GHzおよび5 GHzにおける高分解能MERLIN観測を用いて調査した。主な発見は、これらの弱いCSS源が、縁部が明るいラベルや片側ジェットを示すFRIIに類似した形態を示していることであり、これはそれらが単にドリフトされたFRIIの正面からの視認であるのではなく、FRIIに類似した構造へと進化する低ラジオ光度で若い源の別個のクラスを構成していることを示している。これは、CSS進化における光度-形態相関に関する仮定に挑戦するものである。

ABSTRACT

Compact Steep Spectrum (CSS) sources are powerful extragalactic radio sources with angular dimensions of the order of a few arcseconds or less. Such a compactness is apparently linked to the youth of these objects. The majority of CSSs investigated so far have been known since the early 1980s. This paper is the first in a series where we report the results of an observational campaign targeted on a completely new sample of CSSs which are significantly weaker than those investigated before. The ultimate goal of that campaign is to find out how ``weak'' CSSs compare to ``strong'', classical ones, especially with regard to the morphologies. Here we present an analysis of morphological and physical properties of five relatively large sources based on MERLIN observations at 1.6 and 5 GHz.

研究の動機と目的

• これまでに調査された古典的CSS源よりも著しく弱い新サンプルの弱いコンパクトなスリープスペクトル（CSS）源の形態的および物理的性質を調査すること。
• これらの弱いCSS源の低ラジオ光度が、最小限のドップラー強調（つまり正面からの向き）によるものか、それとも別個の低光度オブジェクトのクラスであるかを検証すること。
• 弱いCSS源がFRIまたはFRIIラジオ源の構造に類似しているかどうかを特定し、CSS源がFRIIおよびFRIオブジェクトに進化するという進化モデルを検証すること。
• 観測された形態が、CSS源が若くコンパクトな段階であり、大型対称的オブジェクト（LSO）に進化するという進化モデルを支持するかを評価すること。

提案手法

• 60個の弱いCSS源のサンプルにおけるアーセコンドスケール構造を、1.6 GHzおよび5 GHzでの高分解能MERLIN干渉計観測を用いて画像化した。
• FIRST調査（20 GHzにおけるラジオスカイの微弱画像）の5.4角秒分解能を活用し、過去の調査の限界を超える低全波長密度のコンパクトでスリープスペクトル源を検出するための選別を行った。
• コア-ジェット構造、二重ラベル、縁部の明るさの強化などの形態的特徴を分析し、FRIIに類似したかFRIに類似したかに分類した。
• テキサスカタログおよびVLAデータからの全波長密度を用いて、178 MHzから1.4 GHzの間のスペクトル指数を計算し、光度を推定し、ファナロフ＝ライスリー分類法に従って分類した。
• 赤方偏移の情報を利用して、1.4 GHzにおける静止系ラジオ光度を計算し、FRI/FRII光度境界と比較した。
• 自己相似進化モデルを適用し、観測された形態と光度が、FRIIまたはFRI構造への継続的進化と整合しているかを評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 本サンプルの低光度CSS源は、ドリフトされたオブジェクトを正面から見ているものか、それとも本質的に弱く若々しいラジオ源の新クラスを表しているのか？
• RQ2 これらの弱いCSS源の形態的構造は、特にラベル形態とジェット構造に関して、FRIIまたはFRIラジオ源に類似しているか？
• RQ3 これらの弱いCSS源の観測されたラジオ光度は、FRI型オブジェクトの前身であると整合的か、それともFRIIに類似した系に進化するのか？
• RQ4 これらの源に見られる縁部が明るいラベルと片側ジェットの存在は、CSS源が若くコンパクトなFRII源の姿であるという進化モデルを支持するか？
• RQ5 推定された光度に基づいて、これらの弱いCSS源にファナロフ＝ライスリー分類を適用できるか。また、その分類は観測された形態と整合的か？

主な発見

• 5角秒スケールのCSS源5個は、縁部が明るいラベルと片側コア-ジェット構造を示すFRIIに類似した形態を示しており、これはそれらが単にドリフトされたFRIIの正面からの視認であるわけではないことを示している。
• 源1201+394の静止系ラジオ光度は1.4 GHzで$1.2 \times 10^{26} h^{-2}\text{ W Hz}^{-1}$であり、FRI/FRII境界（$\times 10^{24} h^{-2}\text{ W Hz}^{-1}$）をはるかに上回っており、FRII源としての分類を確認している。
• 365 MHzから1.4 GHzの間のスペクトル指数$\beta = 0.78$および1.4 GHzから4.85 GHzの間の$\beta = 0.85$は、スリープスペクトルFRIIの特性と整合的である。
• 4つのややドリフトされた源に反ジェットが存在しないことは、低光度が最小限のドップラー強調によるものであるという説明を排除しており、それらが本質的に弱い源であることを示している。
• 低光度、FRIIに類似した形態、およびドリフトの欠如の組み合わせは、古典的な高光度CSS源とは別個の「弱い」CSS源の新クラスの存在を支持している。
• 結果は、弱いCSS源がFRI型源の前身であるのではなく、低光度FRIIに類似したオブジェクトに進化する可能性があることを示唆しており、低光度CSS源がFRIの前身であるという仮定に挑戦するものである。