[論文レビュー] IGR J18249-3243: a new GeV-emitting FR II and the emerging population of high energy radio galaxies

G. Bruni, L. Bassani+11 more|arXiv (Cornell University)|Mar 2, 2022

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 67被引用数 6

ひとこと要約

本稿は、多波長データを用いてIGR J18249–3243をGeV放射を示すFR II型電波銀河として再分類し、その高エネルギー放射がジェット放射ではなく、ラブ内での逆コンプトン散乱によって最もよく説明されることを示している。深さのある電波調査を用いて新たに8例の高エネルギー電波銀河を同定し、GeVの空を占める歪みのないAGNの出現する集団が明らかになった。

ABSTRACT

The advent of new all-sky radio surveys such as the VLA Sky Survey (VLASS) and the Rapid ASKAP Continuum Survey (RACS), performed with the latest generation radio telescopes, is opening new possibilities on the classification and study of extragalactic $\gamma$-ray sources, specially the underrepresented ones like radio galaxies. In particular, the enhanced sensitivity (sub-mJy level) and resolution (a few arcsec) provides a better morphological and spectral classification. In this work, we present the reclassification of a Fermi-LAT source as a new FRII radio galaxy from the INTEGRAL sample found to emit at GeV energies. Through a broad-band spectral fitting from radio to $\gamma$-ray, we find that the commonly invoked jet contribution is not sufficient to account for the observed $\gamma$-ray flux. Our modeling suggests that the observed emission could mainly originate in the lobes (rather than in the radio core) by inverse Compton scattering of radio-emitting electrons off the ambient photon fields. In addition, we cross-correlated the latest generation radio surveys with a list of Fermi-LAT objects from the literature considered to be candidate misaligned AGN, finding four new radio galaxies with a double-lobed morphology. Additional four objects could be classified as such thanks to previous studies in the literature, for a total of nine new radio galaxies with GeV emission presented in this work. We foresee that further objects of this class might be found in the near future with the advent of the Square Kilometer Array (SKA), populating the GeV sky.

研究の動機と目的

• 多バンドデータを用いてIGR J18249–3243を高エネルギー電波銀河として再分類する。
• そのGeV放射の起源を調査し、ジェット放射が支配的であるという仮定に疑問を呈する。
• 次世代の電波調査を用いてGeV放射を示す新たな電波銀河を同定する。
• 高エネルギー電波銀河の集団を特徴づけ、そのGeVの空における役割を理解する。
• 歪みのないAGNにおけるラブ放射の逆コンプトン散乱による寄与を評価する。

提案手法

• 電波からガンマ線帯域にわたる全バンドスペクトルエネルギー分布（SED）フィッティングを実施する。
• Fermi-LATの光度曲線および放射度測定値を用いて、IGR J18249–3243からのGeV放射を同定する。
• VLASS、RACS、LoTSS調査を適用して電波構造を解像し、源を二重ラブ型として分類する。
• 周囲の光子場と相互作用するラブ内での電波放射電子による逆コンプトン放射をモデル化する。
• Fermi-LAT 4FGL源と電波調査データを照合し、歪みのないAGN候補を同定する。
• 宇宙論的パラメータ（H₀ = 71 km/s/Mpc、Ω = 0.27、ΩΛ = 0.73）とスペクトル指数表記 S ∝ ν^α を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Fermi-LAT源IGR J18249–3243の真の性質は何か。なぜGeVエネルギーで放射するのか。
• RQ2 ラブベースの逆コンプトン放射は、FR II型電波銀河における観測されたGeV放射を説明できるか。
• RQ3 現代の電波調査において、以前に同定されていなかった高エネルギー電波銀河はどれほど存在するか。
• RQ4 INTEGRAL AGNサンプル内の電波銀河のうち、何パーセントがGeV放射を示し、それらはどのように特徴づけられるか。
• RQ5 VLASSやRACSといった新しい電波調査は、これまでに見えなかった高エネルギー電波銀河の集団をどれほど明らかにするか。

主な発見

• IGR J18249–3243は、GeVガンマ線放射度 3.8 ± 0.81 × 10⁻¹² erg cm⁻² s⁻¹ および光子指数 2.227 ± 0.122 を示す、新しいFR II型電波銀河として再分類された。
• 観測されたGeV放射はジェット寄与だけでは説明できない。周囲の光子場と相互作用するラブ内での電波放射電子による逆コンプトン散乱が、より良好なフィットを示した。
• VLASSおよびRACSデータを用いて、二重ラブ構造とGeV放射を示す電波銀河を4例新たに同定した。
• 文献レビューによる確認を経て、追加で4例の電波銀河が確認され、合計で8例の新しい高エネルギー電波銀河が同定された。
• INTEGRAL AGNサンプルにおけるガンマ線検出率は20 ± 5%であり、サンプル内の電波銀河の45%がFermi/LATで検出された。
• 投影線形サイズが小さいにもかかわらず、新しい電波銀河は既知の源と同様のGeV特性を示しており、好ましいジェット方位角がある可能性を示唆している。