[論文レビュー] High-resolution observations of SDSS J080800.99+483807.7 in the optical and radio domains. A possible example of jet-triggered star formation

Y. E. Rashed, J. Zuther+6 more|Research Explorer (The University of Manchester)|Aug 19, 2013

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 77被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、コンパクトな二重ローブ型電波銀河 SDSS J080800.99+483807.7 の高分解能の光学的および電波的観測を行い、ジェットによって誘発される星形成の強力な証拠を明らかにした。MERLIN電波干渉計と LBT/MODS スペクトロスコピーを用いて、赤方偏移 z = 0.2805、ブラックホール質量 log(M_BH/M☉) ≈ 6.9 を特定し、ジェット物質の逆流が主銀河の星間物質と相互作用することで、星形成活動が強化されていることを示した。

ABSTRACT

Double-lobe radio galaxies are ideally suited to investigate the interaction of the individual components of the radio structure with the intergalactic medium and the interstellar medium of the host galaxy. SDSS J080800.99+483807.7 has been serendipitously discovered in MERLIN 18 cm observations to be a double-lobed radio galaxy. Because it is an optically faint source, basic information like redshift, linear size, and structure has been incomplete until now. Furthermore, there are no spectra of this source available in any databases. The goal of this work is to derive the main physical properties of SDSS J080800.99+483807.7 and study the possible interaction between the radio jets and the interstellar medium of the host galaxy. To achieve this goal, we used optical spectroscopy and radio interferometry. The radio data were obtained with MERLIN at 18 cm and the optical data with the Multi-Object Double Spectrograph (MODS) at the Large Binocular Telescope (LBT). The redshift of the galaxy is z = 0.2805 +/- 0.0003, resulting in a linear size of the observed radio structure of ~ 26.3 kpc. The optical line emission as well as the infrared and radio continuum emission suggest a high star-formation activity. In addition, we estimated the mass of the central black hole to be log (MBH/Msun) ~ 6.9. The MODS spectrum and the optical images from Sloan Digital Sky Survey suggest that SDSS J080800.99+483807.7 is an elliptical host galaxy. In combination with the overall radio structure, we argue that the star formation could be the result of the back-flow along the jet and the interstellar medium of the host.

研究の動機と目的

• 光学的に明るくないため、これまでに十分に特徴づけられていなかったコンパクトな二重ローブ型電波銀河 SDSS J080800.99+483807.7 の物理的性質を調査すること。
• 主銀河の星間物質（ISM）との間における電波ジェット構造と相互作用を検討し、フィードバック機構を評価すること。
• 主銀河内の星形成が、逆流するジェット物質によって引き起こされているかどうかを特定し、ジェット誘発星形成の稀な例を提示すること。
• 赤方偏移、線形サイズ、ブラックホール質量、星形成率といった主要パラメータを測定し、対象の進化段階とフィードバックの影響を制約すること。

提案手法

• MERLIN干渉計を用いて 18 cm の高分解能電波データを取得し、拡張した電波構造をマッピングし、源の線形サイズを特定した。
• 大型二重望遠鏡（LBT）のマルチオブジェクト二重スペクトログラフ（MODS）を用いて、核領域の光学的スペクトルを取得し、赤方偏移を測定し、イオン化状態を評価した。
• MODSスペクトルからの診断線スペクトル比（例：[O III]/Hβ、[S II]/Hα）を分析し、星形成の存在と性質を特定した。
• 電波連続スペクトルと赤外線放射データを統合し、全体的な星形成活動とAGN寄与度を評価した。
• 光学スペクトルから導かれた星族速度分散に基づき、M–σ* 関係を用いて中心ブラックホール質量を推定した。
• 電波構造のモデル化を通じてジェットの動態を推定し、特にX型電波銀河現象の文脈において、ISM との逆流的相互作用の可能性を検討した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SDSS J080800.99+483807.7 の赤方偏移と物理的サイズは何か？ また、そのコンパクトな形状は進化段階とどのように関係しているか？
• RQ2 J0808 の主銀河における星形成は、電波ジェットからのフィードバック、特に逆流する物質によってどれほど誘発されているか？
• RQ3 観測された電波構造とスペクトルエネルギー分布は、コンパクト電波源におけるジェット–ISM 相互作用とフィードバックの理論的モデルとどのように一致するか？
• RQ4 中心ブラックホールの質量は何か？ また、観測された星形成および電波放射度とどのように相関しているか？
• RQ5 この源はX型電波銀河と整合的であるか？ その形状からジェットの再方向軸やプラズマの逆流について何が示唆されるか？

主な発見

• SDSS J080800.99+483807.7 の赤方偏移は z = 0.2805 ± 0.0003 と測定され、電波構造の線形サイズは約 26.3 kpc に相当する。
• MODS を用いた光学的スペクトロスコピーにより、進行中の星形成を示す強い発光線が検出され、診断線スペクトル比は H II 域または若年星族と一致する。
• 光学的画像およびスペクトロスコピー的情報に基づき、主銀河は楕円銀河型と分類され、最近の合体イベントの痕跡は認められなかった。
• 中心ブラックホール質量は log(M_BH/M☉) ≈ 6.9 と推定され、電波放射を駆動するマスイブなAGNと整合的である。
• 電波および赤外線連続スペクトルと、光学的線スペクトル診断を統合した結果、主銀河における星形成活動が顕著に高いことが示された。
• 対称的な二重ローブ構造と弱い核成分は、コンパクトなサイズが相対論的ビーム効果によるものではなく、物理的サイズであることを示唆しており、ジェットの逆流がISM と相互作用することで星形成が誘発されているという仮説を支持する。