[論文レビュー] FIRST-based survey of Compact Steep Spectrum sources, III. MERLIN and VLBI observations of subarcsecond-scale objects

A. Marecki, M. Kunert‐Bajraszewska+1 more|ArXiv.org|Dec 1, 2005

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 42被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、MERLIN、VLBA、EVN観測を用いて、19個の弱いコンパクトなスティープスペクトル（CSS）電波源を、サブアーセコンド角サイズで調査し、多くの源が最近活動を停止しており、『死んだ』源である証拠を得た。著者らは、初期に核活動が停止することで、コンパクト源の過剰な存在と非対称な形態が生じるとして、光の伝播時間効果を提案する。1123+340は、銀河団環境にあり、良好に保存されたレリックが観測された例である。

ABSTRACT

According to a generally accepted paradigm, small intrinsic sizes of Compact Steep Spectrum (CSS) radio sources are a direct consequence of their youth, but in later stages of their evolution they are believed to become large-scale sources. However, this notion was established mainly for strong CSS sources. In this series of papers we test this paradigm on 60 weaker objects selected from the VLA FIRST survey. They have 5-GHz flux densities in the range 150 < S_{5GHz} < 550 mJy and steep spectra in the range 0.365 \le ν\le 5 GHz. The present paper is focused on sources that fulfill the above criteria and have angular sizes in the range 0.2\arcsec - 1\arcsec. Observations of 19 such sources were obtained using MERLIN in "snapshot" mode at 5 GHz. They are presented along with 1.7-GHz VLBA and 5-GHz EVN follow-up snapshot observations made for the majority of them. For one of the sources in this subsample, 1123+340, a full-track 5-GHz EVN observation was also carried out. This study provides an important element to the standard theory of CSS sources, namely that in a number of them the activity of their host galaxies probably switched off quite recently and their further growth has been stopped because of that. In the case of 1123+340, the relic of a compact "dead source" is particularly well preserved by the presence of intracluster medium of the putative cluster of galaxies surrounding it. The observed overabundance of compact sources can readily be explained in the framework of the scenario of "premature" cessation of the activity of the host galaxy nucleus. It could also explain the relatively low radio flux densities of many such sources and, in a few cases, their peculiar, asymmetric morphologies. We propose a new interpretation of such asymmetries based on the light-travel time argument.

研究の動機と目的

• 5-GHz電波フレックス密度が150–550 mJyの弱い対象60個のサンプルを用いて、コンパクトなスティープスペクトル（CSS）源の若年説を検証すること。
• 高分解能電波干渉計を用いて、19個のサブアーセコンドスケールのCSS源の形態的多様性と進化状態を調査すること。
• 弱いCSS源の観測されたコンパクトさと非対称性が、継続的な若年性や環境的要因によるものではなく、AGN活動の最近の停止によるものであるかどうかを特定すること。
• 光の伝播時間の役割が、対称的ではあるが死にかけの電波源において、見かけ上の非対称性を生じさせることを評価すること。
• 弱いCSS源にFR I形態が観測されないことが、FR Iへの遷移がより大きなサイズまたは異なる条件下でのみ発生するという仮説を支持するかどうかを評価すること。

提案手法

• 5-GHz MERLIN「スナップショット」観測を、角サイズが約0.2"から1"の19個の弱いCSS源に対して実施した。
• ほとんどの源について、コアおよびラーブ構造を高分解能で探るため、1.7-GHz VLBAおよび5-GHz EVN観測を追加で実施した。
• 源1123+340に対して、フルトラック5-GHz EVN観測を実施し、詳細な構造とレリックラーブを調査した。
• 電波画像の形態的タイプと非対称性を分析し、進化状態と向きを推定した。
• 光の伝播時間の議論を用いて、見かけのラーブ非対称性を、最近停止した源からの遅延信号伝播の結果と解釈した。
• 赤方偏移が不明な場合、線形サイズ推定にH₀ = 100 km s⁻¹ Mpc⁻¹、q₀ = 0.5の宇宙論的モデルを仮定し、z = 1.25を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 サブアーセコンドスケールの弱いCSS源は、すべて若く活発であるという仮定に反して、最近の活動停止の兆候を示すか？
• RQ2 コンパクト源のラーブ構造における観測された非対称性は、ISMやジェット出力の本質的非対称性ではなく、光の伝播時間効果によるものか？
• RQ3 1123+340のレリック構造は、密度の高い銀河団内媒体によって閉じ込められた『死んだ』源として一貫しているか？
• RQ4 観測された弱いCSS源にFR Iに類似した形態が一切現れないのはなぜか？ これはFR IIからFR Iへの遷移が、どのような条件下で発生するかに何を示唆するか？
• RQ5 AGN活動の停止が、調査されたサーベイにおいてコンパクト源の過剰な存在を説明するのにどの程度寄与するか？

主な発見

• 1123+340を含む3つの源が、核活動が最近停止した明確な兆候を示しており、『早期に停止する』という仮説を支持する。
• 1123+340のレリックラーブは良好に保存されており、仮説上の銀河団の団内媒体によって閉じ込められた可能性が高く、密度が高く閉じ込めやすい環境であると示唆される。
• いくつかの源で観測された見かけのラーブ非対称性は、光の伝播時間の効果によるものであり、本質的な構造的差異とは無関係であると解釈され、時間スケールは約10⁵年程度である。
• 若年説は依然として妥当であるが、重要な補足として、AGN活動が間歇的であり、早期に停止する可能性があるとし、低電波フレックス密度とコンパクトサイズの理由が説明できる。
• 本サンプルにFR I形態を示す源は一切存在せず、これはこのような構造がより大きなサイズまたは異なる環境条件下でのみ発達する可能性を示唆する。
• 観測された形態的多様性は、本質的に小さくコンパクトな源のランダムな向きに一致しており、ビーム効果はISMの非対称性に比べて二次的役割を果たす。