[論文レビュー] High resolution radio observations of gamma-ray emitting Narrow-Line Seyfert 1s

M. Orienti, F. D’Ammando+1 more|arXiv (Cornell University)|May 2, 2012

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 8

ひとこと要約

本研究では、3つのガンマ線放射する幅幅線セイフェルト1型銀河（RL-NLS1s）：SBS 0846+513、PKS 1502+036、PKS 2004-447について、高分解能VLBA観測を実施し、コンパクトでスペクトルが平坦な電波核と微弱なジェット様構造、顕著なflux変動を明らかにした。これらの結果は、低質量AGNに相対論的ジェットが存在することを支持し、このようなジェットが楕円銀河でのみ形成されるという考えに挑戦し、これらはブルーライトに類似した新たなガンマ線放射AGNのクラスを示している可能性を示唆している。

ABSTRACT

The detection by Fermi-LAT of gamma-ray emission from radio-loud Narrow-Line Seyfert 1s (NLS1s) indicates that relativistic jets do not form only in blazars and radio galaxies, but also in other AGN populations. Despite a spectral energy distribution similar to blazars, their physical characteristics are quite different: lower black hole masses, generally higher accretion rates, and possibly hosted in spirals. Furthermore, their radio properties make the interpretation of these objects even more puzzling. The radio emission is very compact, not exceeding the parsec scales, as also found in the population of young radio sources. We present high resolution VLBA observations of three radio-loud NLS1s detected by Fermi-LAT: SBS 0846+513, PKS 1502+036, and PKS 2004-447. The information on the pc-scale morphology will be complemented with studies of flux density and spectral variability from multi-epoch and multifrequency observations, in order to unveil the nature of their radio emission.

研究の動機と目的

• ガンマ線放射する幅幅線セイフェルト1型銀河（RL-NLS1s）のpcスケール電波形態を調査すること。これは、これまで高分解能で十分に特徴づけられていなかった。
• これらの源における電波放射が、ブルーライトに類似したスペクトルエネルギー分布とガンマ線放射の類似性から示唆されるように、相対論的ジェット由来であるかどうかを特定すること。
• 複数エポックおよび複数周波数データを用いて、電波放射の性質を特定すること。具体的には、コンパクトな核が支配的か、ジェットか、若年齢の電波源構造かを解明すること。
• 特にPKS 1502+036において、相対論的ビーム効果と超光速運動の役割を評価すること。
• ブラックホール質量が低く、降着率が高いという点から、これらの源が古典的ブルーライトや電波銀河とは異なる、新たなガンマ線放射AGNのクラスを形成しているかどうかを評価すること。

提案手法

• 5–15 GHzの複数周波数で実施された高分解能Very Long Baseline Array (VLBA)観測により、3つのRL-NLS1s（SBS 0846+513、PKS 1502+036、PKS 2004-447）のpcスケール構造を解像した。
• 複数エポックのアーカイブVLAおよびVLBAデータを分析し、flux密度およびスペクトル変動を調査した。データリダクションにはNRAO AIPSパッケージを用いた。
• VLBAデータの画像の忠実度とダイナミックレンジを向上させるために、位相のみの自己校正を適用した。
• 2002年と2006年の15 GHz観測の間で、PKS 1502+036に新たなジェット成分が出現したことを観測し、その顕著な拡張速度から超光速運動の推定値を算出した。
• VLAとVLBA観測のflux密度の差異は、VLBAでは解像できない拡張した低表面輝度の発光特徴が存在する証拠であると解釈した。
• スペクトル指数の分析と既知の若年齢電波源との比較により、特にスペクトルが急で変動が小さいことから、PKS 2004-447の性質を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ガンマ線放射する幅幅線セイフェルト1型銀河は、ブルーライトに類似したSEDと高エネルギー放射を示すため、相対論的ジェットを有しているのだろうか？
• RQ2 これらのRL-NLS1sのpcスケール電波形態は何か？また、ブルーライトに典型的なコア-ジェット構造を示しているのだろうか？
• RQ3 これらの源における電波放射は、変動が大きくかつコンパクトであるため、相対論的ビーム効果に一致するのだろうか？その証拠は何か？
• RQ4 PKS 1502+036で核から3 mas離れた位置に新たなジェット成分が検出されたが、これは超光速運動と解釈できるか？これによりジェットのドーナツ因子に何が示唆されるか？
• RQ5 スペクトル的およびflux密度的挙動に基づくと、PKS 2004-447はブルーライトとして、それとも若年齢電波源としてより適切に記述できるのだろうか？

主な発見

• SBS 0846+513は、1986年から2009年の間に4.8 GHzで70%のflux密度変動を示しており、VLAでは解像できないものの、顕著な電波変動を示している。
• VLBA観測により、SBS 0846+513は5 GHzでコア-ジェット構造に分解され、東側と西側の成分のflux密度比が約19:1であった。これは、コンパクトでスペクトルが平坦なコアと微弱なジェット特徴を確認したことを示している。
• PKS 1502+036では、2006年の観測で核から約3 mas離れた位置に新たなジェット成分が出現しており、2002年の観測では存在しなかった。これは、顕著な超光速拡張速度（約8c）を示しており、相対論的ビーム効果に一致する。
• 同じ周波数とエポック（1996年）において、VLBAで測定したflux密度はVLAの85%にとどまっていた。これは、VLBAでは解像できない拡張した低表面輝度の発光特徴による欠損fluxを示唆している。
• PKS 2004-447は8.4 GHz以上で急なスペクトルを示し、flux変動も小さい。これは、古典的ブルーライトではなく、若年齢電波源である可能性を示唆しており、コンパクトで明るい成分はホットスポットに類似している可能性がある。
• 3つの源すべてにおいて、電波放射はセンチメートル波長域で強く自己吸収されており、低エネルギーシンクロtron成分を制約し、SEDモデリングを改善するためにはmm/sub-mm観測（例：ALMA）が必要である。