[論文レビュー] Recurrent Activity in Active Galactic Nuclei

D. J. Saikia, M. Jamrozy|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2010

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 6被引用数 25

ひとこと要約

本稿は、活動銀河核（AGN）における発作的活動の証拠をレビューし、複数対のラブ（二重二重または三重二重源）を有する電波銀河およびクェーサーに焦点を当て、電波ラブのスペクトル的・動力学的年齢を用いて繰り返し発生するAGN活動の時間スケールを制約する。逆散乱コンプトンX線放射（宇宙マイクロ波背景放射の散乱によるもの）が、古くなった粒子集団を追跡できることを強調し、リリックラブの同定およびAGNフィードバックとブラックホール成長の理解に向け、より深い低周波およびX線観測の必要性を提起する。

ABSTRACT

There has been a growing body of evidence to suggest that AGN activity, which is powered by mass accretion on to a supermasive black hole, could be episodic, although the range of time scales involved needs to be explored further. The structure and spectra of radio emission from radio galaxies, whose sizes range up to $\sim$5 Mpc, contain information on the history of AGN activity in the source. They thus provide a unique opportunity to study the time scales of recurrent AGN activity. The most striking examples of recurrent activity in radio galaxies and quasars are the double-double or triple-double radio sources which contain two or three pairs of distinct lobes on opposite sides of the parent optical object. Spectral and dynamical ages of these lobes could be used to constrain time scales of episodic activity. Inverse-Compton scattered cosmic microwave background radiation could in principle probe lower Lorentz-factor particles than radio observations of synchrotron emission, and thereby reveal an older population. We review briefly the radio continuum as well as molecular and atomic gas properties of radio sources which exhibit recurrent or episodic activity, and present a few cases of quasars which require further observations to confirm their episodic nature. We also illustrate evidence of episodic AGN activity in radio sources in clusters of galaxies.

研究の動機と目的

• 電波銀河およびクェーサーの電波構造を用いて、繰り返し発生するAGN活動の時間スケールを調査すること。
• 宇宙マイクロ波背景放射の逆散乱コンプトン散乱が、電波ラブ内に存在する古くなった低エネルギー粒子集団をどのように追跡できるかを評価すること。
• 二重二重および三重二重電波源を、発作的活動の主要な例として特定・分析すること。
• 低周波電波および深宇宙X線観測が、リリックラブの検出およびAGNフィードバックの理解に果たす可能性を評価すること。
• 発作的AGN活動と宿主銀河の進化（星形成およびブラックホール成長を含む）との関係を探索すること。

提案手法

• 複数対のラブを持つ電波銀河およびクェーサーからの電波連続スペクトルの観測を分析し、AGN活動の歴史を推定する。
• スペクトル指数の測定と動力学的年齢推定を用いて、AGN噴出の間隔を特定する。
• 逆散乱コンプトンX線放射のモデリングを適用し、電波観測では見えない古くなった低エネルギー電子集団を検出する。
• 低周波および高周波での偏光および回転測定値のデータをレビューし、磁場構造およびココウの性質を調査する。
• 電波およびX線の形状観測結果を、ジェット形成、コリメーション、および星間・銀河団内物質との相互作用を想定した理論的モデルと比較する。
• GMRT、LOFAR、ROSAT、Chandraのアーカイブデータを活用し、J0041+3224 や 3C236 のような源におけるリリックラブおよびホットスポットを同定・特徴付ける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波ラブのスペクトル的・動力学的年齢から推定される発作的AGN活動の時間スケールは何か？
• RQ2 宇宙マイクロ波背景放射からの逆散乱コンプトンX線放射は、なぜ電波ラブ内の古くなった粒子集団を明らかにできるのか？
• RQ3 なぜ二重二重電波源はまれであり、複数対の明確なラブ対の形成を促進する物理的条件は何か？
• RQ4 内側ラブと外側ラブの注入スペクトル指数はどのように比較されるか？ これは中心部のエンジン付近での粒子加速の仕組みに何を示唆するか？
• RQ5 深宇宙低周波電波およびX線観測が、リリックラブの同定およびAGNフィードバックの歴史の追跡にどの程度貢献するか？

主な発見

• J0041+3224 や 3C236 のような二重二重および三重二重電波源は、複数回にわたるジェット噴出を示すAGN活動の強力な証拠を提供する。
• J0041+3224 の内側二重ラブは1400 MHzで外側二重ラブよりも明るく、外側ラブが長時間にわたり老化するため通常は明るくなるはずであるが、これは従来のモデルに反する。
• 一部の源では内側および外側二重ラブのスペクトル指数が類似しており、注入スペクトル指数がラブ内ではなく中心部のエンジン付近で決定されている可能性を示唆する。
• 6C 0905+3955 のような巨大電波源で、逆散乱コンプトンX線放射が直接観測されており、古くなったシンクロtronプラズマを追跡する有効性が確認された。
• 高赤方偏移域における巨大電波源の不足は、逆散乱コンプトン散乱による放射損失がブリッジおよびラブ放射に影響を与えるためである可能性がある。
• GMRT や LOFAR を用いた深宇宙X線および低周波電波調査は、より多くのリリックラブを明らかにし、AGN活動のデューティーサイクルの制約を強化すると期待される。