[論文レビュー] Multifrequency VLBA Monitoring of 3C 273 during the INTEGRAL Campaign in 2003 - I. Kinematics of the Parsec Scale Jet from 43 GHz Data

T. Savolainen, K. Wiik+2 more|CERN Bulletin|Sep 21, 2005

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 27被引用数 38

ひとこと要約

本研究では、2003年INTEGRALキャンペーン中に43 GHz VLBA観測を用いて、3C 273のパーセクスケールジェットの運動学的特性を分析した。ジェットの南側縁に近い部分に速度勾配が見られ、より速い成分が観測された。新しく噴出された成分C2のドップラー因子はδ(C2) = 5.5 ± 1.9と決定され、ローレンツ因子は8–18に達し、視線角の効果を超えた固有の速度差が示唆された。

ABSTRACT

In this first of a series of papers describing polarimetric multifrequency Very Long Baseline Array (VLBA) monitoring of 3C 273 during a simultaneous campaign with the INTEGRAL gamma-ray satellite in 2003, we present 5 Stokes I images and source models at 7 mm. We show that a part of the inner jet (1-2 milliarcseconds from the core) is resolved in a direction transverse to the flow, and we analyse the kinematics of the jet within the first 10 mas. Based on the VLBA data and simultaneous single-dish flux density monitoring, we determine an accurate value for the Doppler factor of the parsec scale jet, and using this value with observed proper motions, we calculate the Lorentz factors and the viewing angles for the emission components in the jet. Our data indicates a significant velocity gradient across the jet with the components travelling near the southern edge being faster than the components with more northern path. We discuss our observations in the light of jet precession model and growing plasma instabilities.

研究の動機と目的

• 2003年INTEGRALキャンペーン中に、43 GHz VLBAデータを用いて3C 273のパーセクスケールジェットの運動学的特性を分析すること。
• 同時期のflux密度変動と光行時遅れの議論を用いて、ジェット成分の正確なドップラー因子を決定すること。
• 観測された速度勾配と非径方向運動の起源を、視線角の効果と固有の運動ダイナミクスの両者から区別すること。
• 今後のスペクトル的・偏光的解析のための信頼性の高い運動学的テンプレートを提供し、多波長モデリングの基盤を築くこと。
• 観測された成分の運動が、回転するジェットモデルとどの程度整合するかを評価すること。

提案手法

• 2003年9か月間にわたり、5回の43 GHz全強度VLBA画像を取得した。
• 各画像をガウス成分のモデルでフィットさせ、時間経過に伴うジェット成分の位置とflux密度を追跡した。
• Difwrapプログラムを用いて、成分パラメータの頑健な位置不確実性を推定した。
• flux密度の変動と光行時遅れの遅延を用いて、顕著な成分のドップラー因子を推定した。
• ドップラー因子と観測された顕在速度から、ローレンツ因子と視線角を計算した。
• Abraham & Romero (1999)の回転ジェットモデルの予測と比較するため、uvデータにテーパー処理を施して分解能を一致させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3C 273の内側パーセクスケールジェット（特にコア部（≤2 mas））の運動学的挙動は何か？
• RQ2 ジェット全体に見られる速度勾配は、異なる視線角によるものか、それとも成分の速度に固有の差異によるものか？
• RQ3 fluxの変動と光行時遅れの議論を用いて、新しく噴出された成分のドップラー因子を信頼性高く推定できるか？
• RQ4 観測された成分の運動は、Abraham & Romero (1999)の回転ジェットモデルの予測とどの程度一致するか？
• RQ5 ジェットの成分運動に見られる非径方向および曲線的な軌道は、流体力学的解釈においてどのような意味を持つのか？

主な発見

• コアから1–2 masの位置で、ジェットは流れの方向に対して横方向に分解能が得られ、複数の成分を含む広がった構造が明らかになった。
• 明確な速度勾配が観測され、南側縁に近い成分が速く（4.6–13.0 h⁻¹c）、北側の成分より速い動きを示しており、固有の速度差が示唆された。
• 新しく噴出された成分C2のドップラー因子はδ(C2) = 5.5 ± 1.9と決定され、SSCモデリングの信頼性の高い根拠が得られた。
• ローレンツ因子は8から18の範囲にあり、速度勾配が視線角の投影効果によるものではないことが確認された。
• 非径方向および曲線的な運動が観測され、大きな曲率半径を持つ非球状の軌道を示しており、流体力学的モデルと整合的であった。
• uvデータにテーパー処理を施してAbraham & Romeroモデルの分解能に合わせた後、中程度の一致が得られた。これは、平均的なジェット方向が周期的である可能性を示唆しているが、個々の成分はより速く、よりランダムな変動を示していることから、詳細な動的挙動はより複雑であると考えられる。