[論文レビュー] GMRT Observations of NGC 3079

J. Irwin, D. J. Saikia|Sep 13, 2003

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 18

ひとこと要約

本研究では、326、615、1281 MHzで実施された高分解能GMRT観測により、NGC 3079で延長された電波構造が明らかになった。これには、核からの距離が最大11 kpcに達する2つの巨大電波ループ、4.8 kpcの高さを持つハロー、およびHIと関連する延長構造が含まれる。これらの結果は、平均速度が約100 km s⁻¹の断続的な核出火を示しており、NGC 3079が自己の局所銀河間媒体（IGM）を出火によって生成している可能性を示唆している。

ABSTRACT

We present new observations at three frequencies (326 MHz, 615 MHz, and 1281 MHz) of the radio lobe spiral galaxy, NGC 3079, using the Giant Metrewave Radio Telescope. These observations are consistent with previous data obtained at other telescopes and reveal the structure of the nuclear radio lobes in exquisite detail. In addition, new features are observed, some with HI counterparts, showing broad scale radio continuum emission and extensions. The galaxy is surrounded by a radio halo that is at least 4.8 kpc in height. Two giant radio extensions/loops are seen on either side of the galaxy out to $\sim$ 11 kpc from the major axis, only slightly offset from the direction of the smaller nuclear radio lobes. If these are associated with the nuclear outflow, then the galaxy has experienced episodic nuclear activity. Emission along the southern major axis suggests motion through a local IGM (not yet detected) and it may be that NGC 3079 is itself creating this local intergalactic gas via outflows. We also present maps of the minimum energy parameters for this galaxy, including cosmic ray energy density, electron diffusion length, magnetic field strength, particle lifetime, and power.

研究の動機と目的

• 近接する渦巻銀河NGC 3079における顕著な核電波リブを有する広がり電波放射の起源と構造を調査すること。
• 大規模な電波特徴が断続的な核活動またはAGN出火と関連しているかどうかを特定すること。
• 電波構造とHIガスとの関連を検討し、その運動論的およびエネルギー的意味を評価すること。
• 磁界強度、宇宙線エネルギー密度、粒子寿命などの最小エネルギーパラメータを銀河全体にわたって計算すること。
• NGC 3079が出火によって自らの局所銀河間媒体（IGM）を生成している可能性を検討すること。

提案手法

• 326 MHz、615 MHz、1281 MHzで、巨大メトレイブ電波望遠鏡（GMRT）を用いて複数周波数の電波連続体観測が実施された。
• UVデータ内の不良データポイントおよび外れ値を特定するためGMREDツールを用いて事前編集を行い、その後AIPSソフトウェアを用いてデータ処理が行われた。
• 周波数依存の放射特性を分析するため、制限された領域でスペクトル指数マップが生成された。
• 視線方向に沿って、宇宙線エネルギー密度、電子拡散長、磁界強度、粒子寿命、全出力などの最小エネルギーパラメータが計算された。
• 電波の等高線をHIおよび光学画像に重ねることで、電波、中性水素（HI）、光学構造の空間的相関を評価した。
• 銀河の距離（16.5 Mpc）と傾き（84°）が用いられ、角度スケールを物理的距離に変換した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NGC 3079の大規模な電波延長部は、活発な銀河核からの断続的な核出火と関連しているか？
• RQ2 電波構造と周囲のHIガスとの間の運動論的およびエネルギー的関係は何か？
• RQ3 観測された電波ハローおよび広がり特徴は、粒子拡散および最小エネルギー条件によって説明可能か？
• RQ4 主軸の南端におけるずれが、局所銀河間媒体（IGM）を通過する運動を示唆しているか？
• RQ5 NGC 3079が自己の出火によってどれほど自らの局所IGMを生成していると考えられるか？

主な発見

• 核の両側に位置する2つの巨大電波延長部は、主軸から最大11 kpcまで延びており、核リブの方向とはわずかにずれており、核起源である可能性を示唆している。
• 615 MHzで最も明確に観測される東側の電波ループは、ディスクから11 kpcまで延びており、核リブの直接延長とは空間的にずれている。
• 直径3.8 kpc、主軸から投影距離7.2 kpcの北側ループは、大きなHIアーチと関連しており、この特徴がディスク由来である可能性を示している。
• 電波ハローはディスクに垂直方向に少なくとも4.8 kpcの高さまで延びており、銀河の主軸に沿って広がった放射を示しており、広範囲にわたる放射を示している。
• 主軸の南端における電波放射は光学軸からずれており、より広範なスケールのIGMを通過する運動を示唆している可能性があり、おそらく銀河自身の出火によって生成されたものである。
• 粒子寿命の推定値10⁸年から、11 kpcの外縁部に達する物質の平均出火速度は約100 km s⁻¹であると示唆されている。