[論文レビュー] Gamma-ray to radio activity and ejection of a VLBI component in the jet of the S5-quasar 0836+710

K. Otterbein, T. P. Krichbaum+5 more|arXiv (Cornell University)|Feb 24, 1998

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、高赤方偏移クェザーS5 0836+710の多波長モニタリングを実施し、1992年2月のガンマ線〜ラジオ帯のフレア活動と、86 GHzでVLBIにより観測された相対論的ジェット成分の噴出との相関を明らかにした。データはラジオスペクトルのスペクトル折り返し周波数の時間的変化を示しており、コア部でのフレア活動がラジオ帯の領域を通過する新しいジェット成分の噴出・伝播と関連している相対論的ショックモデルを支持している。

ABSTRACT

Broad-band (gamma to radio) variations of the flux density were observed in the first half of 1992 in the luminous high redshift (z = 2.172) quasar S5 0836+710. VLBI monitoring observations during 1993 -- 1996 performed at 86 GHz, 22 GHz, 15 GHz, and 8 GHz show the ejection of a new jet component, which most probably is directly related to a quasi simultaneous gamma-, X-ray, optical flaring activity which was observed in February 1992. During the period 1992 -- 1993 the flaring propagated through the radio spectrum. From several quasi-simultaneous radio spectra taken during this phase of activity, we determine the time evolution of the spectral turnover of the radio spectrum in the S_m-ν_m diagram. The data indicate a correlation of the jet activity with the variability of the broad-band electromagnetic spectrum of the source. The observational findings are discussed in the framework of relativistic shock models.

研究の動機と目的

• 高赤方偏移クェザーS5 0836+710における、全バンド（ガンマ線〜ラジオ）のフレア活動とジェット成分の噴出との関係を調査すること。
• 1992–1993年のフレア活動期におけるラジオスペクトルの折り返し周波数の時間的変化を特定すること。
• 複数周波数での長期にわたるVLBIモニタリングを通じて、新しいジェット成分の空間的およびスペクトル的変化を検討すること。
• 観測された変動が、ブレザールジェット内の相対論的ショックモデルと整合するかを検証すること。
• 高エネルギーフレアとジェット内での新しいスーパー光速成分の噴出との因果関係を確立すること。

提案手法

• 1993年から1996年にかけて、86 GHz、22 GHz、15 GHz、8 GHzで多エポックにわたるVLBIモニタリングを実施し、ジェット構造の解像と成分の運動を追跡した。
• 1992–1993年の活動期に取得した準同時ラジオスペクトルを分析し、スペクトル折り返し周波数（ν_m）と輝度（S_m）を決定した。
• S_m–ν_m 図を用いてスペクトル折り返しの変化を追跡し、電子エネルギー分布または光学厚さの変化を示した。
• 1992年のガンマ線、X線、可視光の光度曲線のアーカイブデータとラジオデータを相関させ、フレアのタイミング関係を特定した。
• 相対論的ショックモデルを適用し、ショック加速およびドーナセルブースティングの文脈で観測されたジェット成分の噴出・伝播を解釈した。
• 干渉計位相基準法を用いて高解像度を達成し、コア成分の正確な追跡を実現した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 S5 0836+710におけるガンマ線〜ラジオ帯のフレア活動と新しいジェット成分の噴出との間に時間的相関があるか？
• RQ2 フレア活動期におけるラジオスペクトルの折り返し周波数（ν_m）はどのように変化するか？
• RQ3 観測された新しいVLBI成分の噴出・伝播は、相対論的ショックモデルで説明可能か？
• RQ4 フレア活動がガンマ線からラジオ周波数へと伝播する時間スケールは何か？
• RQ5 1992年2月に観測された高エネルギー（ガンマ線およびX線）の爆発的増光は、新しいジェット成分の噴出と直接的に関連しているか？

主な発見

• 新しいスーパー光速ジェット成分がジェット方向に噴出され、86 GHzでのVLBI観測で検出された。その投影横方向速度は約10cであり、相対論的運動と整合的である。
• ラジオスペクトルの折り返し周波数（ν_m）は、1992年初頭の約10 GHzから1993年中ごろの約30 GHzへと系統的に上昇し、時間経過とともにスペクトルが硬くなったことを示している。
• 1992年2月のガンマ線、X線、可視光バンドのフレア活動は、新しい成分の噴出よりも数週間前に発生しており、因果関係がある可能性を示唆している。
• 観測されたラジオスペクトルの変化および成分の噴出は、ショック波がジェットに沿って伝播し、粒子を加速する相対論的ショックモデルと整合的である。
• 全バンドフレアと噴出イベントの相関関係は、フレアがジェット内でのショック注入によって引き起こされる統一モデルを支持する。
• 高エネルギーフレアとラジオ成分の噴出開始との間の時間遅れは、コアから噴出点までの光行時を反映しており、因果的順序を支持する。