[論文レビュー] MOJAVE: XVIII. Kinematics and Inner Jet Evolution of Bright Radio-Loud Active Galaxies

M. L. Lister, D. C. Homan+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 30, 2021

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、1994年から2019年までの15 GHz VLBAデータを用いて、447個の明るい電波活性銀河核（AGN）の運動学的特性と内部ジェットの進化を分析した。5回以上のエポックで追跡された1,923個のジェット特徴点のうち60％が加速または非径向運動を示しており、13個のAGNでジェット基部近くの前後運動不安定性を示す系統的PA変化が観測された。これは、ジェット基部の力学的挙動が従来の考えよりもはるかに複雑である可能性を示唆している。

ABSTRACT

We have analyzed the parsec-scale jet kinematics of 447 bright radio-loud AGN, based on 15 GHz VLBA data obtained between 1994 August 31 and 2019 August 4. We present new total intensity and linear polarization maps obtained between 2017 January 1 to 2019 August 4 for 143 of these AGN. We tracked 1923 bright features for five or more epochs in 419 jets. A majority (60%) of the well-sampled jet features show either accelerated or non-radial motion. In 47 jets there is at least one non-accelerating feature with an unusually slow apparent speed. Most of the jets show variations of 10 to 50 deg in their inner jet position angle (PA) over time, although the overall distribution has a continuous tail out to 200 deg. AGN with SEDs peaked at lower frequencies tend to have more variable PAs, with BL Lacs being less variable than quasars. The Fermi LAT gamma-ray associated AGN also tend to have more variable PAs than the non-LAT AGN in our sample. We attribute these trends to smaller viewing angles for the lower spectral peaked and LAT-associated jets. We identified 13 AGN where multiple features emerge over decade-long periods at systematically increasing or decreasing PAs. Since the ejected features do not fill the entire jet cross-section, this behavior is indicative of a precessing flow instability near the jet base. Although some jets show indications of oscillatory PA evolution, we claim no bona fide cases of periodicity since the fitted periods are comparable to the total VLBA time coverage.

研究の動機と目的

• 長期間にわたるVLBAモニタリングを用いて、明るい電波活性AGNにおけるパーセクスケールジェットの長期的運動学的挙動を調査すること。
• 内部ジェットにおける位置角（PA）の変動が、内部的不安定性の影響か、観測方向の影響かを特定すること。
• 非径方向または加速運動を示すジェット特徴点を同定・特徴づけること、特にジェット基部近くの前後運動不安定性を示すものに注目すること。
• ジェットPAの変動とスペクトルエネルギー分布（SED）ピーク周波数、およびFermi LATガンマ線連関との相関関係を調査すること。
• 2019年までの新規VLBAデータを統合することで、運動学的モデリングを改善し、制約が不十分な源を除外して、以前のフィットを精緻化すること。

提案手法

• 1994年から2019年までの25年間にわたる15 GHz VLBAデータを、447個の明るい電波活性AGNについて用い、2017年から2019年の間に得られた143枚の新規全強度および線形偏光マップを含む。
• 1,923個の明るいジェット特徴点を5回以上のエポックで追跡し、モデルフィッティング手法を用いて見かけの速度、位置角、加速度を特定した。
• ベクトルおよび加速度モデルを適用して、ジェット特徴点における径方向流出と非径方向または加速運動を区別した。
• 時間経過に伴う位置角（PA）の変化を、特に前後運動を示す系統的傾向として、ジェット基部の不安定性を診断する指標とした。
• PAの変動とSEDピーク周波数、Fermi LAT連関を相関させ、観測方向の影響やジェットの向きに関する推論を行った。
• 核の位置が不明瞭または解像できない構造（例：NGC 1052、コンパクトシンメトリックオブジェクト）を除外することで、運動学的信頼性を確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 明るいAGNにおける良好にサンプリングされたジェット特徴点のうち、非径方向または加速運動を示す割合はどの程度であり、これはジェット力学にどのような意味を持つのか？
• RQ2 時間経過に伴う内部ジェットの位置角（PA）の系統的変化は、ジェット基部近くの前後運動不安定性を示唆しているのか？
• RQ3 内部ジェットPAの変動は、スペクトルエネルギー分布（SED）ピーク周波数およびFermi LATガンマ線連関とどのように相関しているか？
• RQ4 長期的なPA進化パターンは、特にSEDピーク周波数が低いジェットに対して、観測方向の影響に起因すると考えられるか？
• RQ5 ジェット基部の不安定性の証拠は何か？また、それらは数十年にわたる複数の特徴点の運動学的進化においてどのように現れるのか？

主な発見

• 良好にサンプリングされたジェット特徴点の60％（419本のジェットに1,923個の特徴点）が、加速または非径方向運動を示しており、単純な径方向流出を超える複雑な力学的挙動を示唆している。
• 47本のジェットで、少なくとも1つの特徴点が異常に遅い見かけの速度を示し、加速度がないことから、減速または複雑な流れ構造の可能性が示唆された。
• 大多数のジェットで、時間経過に伴いPAが10°から50°の範囲で変化しており、200°まで延びる連続的な尾部を示しており、顕著で変動の大きいジェット方位角の変化を示している。
• SEDピーク周波数が低く、Fermi LATガンマ線連関があるジェットでは、PAの変動が顕著に高く、観測方向が小さいことを示唆する。
• 13個のAGNで、連続する特徴点においてPAが時間経過とともに増加または減少する系統的傾向が観測され、ジェット基部近くの前後運動不安定性を示唆している。
• PA進化に明確な周期性は認められず、フィットされた周期が観測期間全体と同等であったため、真の振動的挙動の主張は制限された。