[論文レビュー] The ``angular size - redshift'' relation for compact radio structures in quasars and radio galaxies

Leonid Gurvits, K. I. Kellermann+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 1, 1998

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 12

ひとこと要約

本論文は、330枚の5 GHz VLBIマップを用いて、クェザーや電波銀河に存在するコンパクト電波源の赤方偏移に対する角サイズ関係を調査している。その結果、標準的なフレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー宇宙論モデルと整合しており、減速パラメータ q₀ ≈ 0.21 であることが示された。これは、スペクトル指数 −0.38 < α < 0.18 かつ全電波レイテンス > 10²⁶ W/Hz に制限した場合、進化効果や選択効果を考慮する必要がないことを示唆している。

ABSTRACT

We discuss the ``angular size - redshift'' relation for compact radio sources distributed over a wide range of redshifts 0.01 &lt; z &lt; 4.73. Our study is based on a sample of 330 5 GHz VLBI contour maps taken from the literature. Unlike extended source samples, the ``angular size - redshift'' relation for compact radio sources appears consistent with the predictions of standard Friedmann world models with q_o ~ 0.5 without the need to consider evolutionary or selection effects due to a ``linear size -- luminosity'' dependence. By confining our analysis to sources having a spectral index, -0.38 &lt; alpha &lt; 0.18, and a total radio luminosity greater than 10^{26} W/Hz, we are able to restrict the dispersion in the ``angular size -- redshift'' relation. The best fitting regression analysis in the framework of the Friedmann-Robertson-Walker model gives the value of the deceleration parameter q_o = 0.21 +- 0.30 if there are no evolutionary or selection effects due to a ``linear size -- luminosity'', ``linear size -- redshift'' or ``linear size -- spectral index'' dependence.

研究の動機と目的

• 赤方偏移範囲 0.01 < z < 4.73 の広い範囲にわたるコンパクト電波源の角サイズ－赤方偏移関係を検討すること。
• 観測された関係が標準的フレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー宇宙論モデルを支持するかどうかを検証すること。
• 特定のスペクトル指数および全光度を用いてサンプルを選別することで、関係の分散を最小限に抑えること。
• 進化効果や選択効果（サイズ－光度依存性やサイズ－赤方偏移依存性など）が、データを説明するために必要かどうかを評価すること。
• 進化効果や選択効果を仮定しない条件下での減速パラメータ q₀ の最良適合値を特定すること。

提案手法

• 文献に掲載された330枚の5 GHz VLBI等高線図を用いた、コンパクト電波源の分析。
• 散乱を低減するため、スペクトル指数 −0.38 < α < 0.18 かつ全電波光度 > 10²⁶ W/Hz の源を選別。
• フレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー宇宙論フレームワーク内での回帰分析の適用。
• 角サイズ－赤方偏移関係を用いて、特に q₀ を含む宇宙論的パラメータを推定すること。
• 観測された角サイズを、標準的宇宙論モデルにおける理論的予測と比較すること。
• 残差分散の評価により、進化効果や選択効果の必要性を検証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コンパクト電波源の角サイズ－赤方偏移関係は、標準的フレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー宇宙論モデルの予測と整合するか？
• RQ2 角サイズ－赤方偏移関係の観測された散らばりは、内在的源進化や選択効果によって説明可能か？
• RQ3 進化効果や選択効果を仮定しない場合、減速パラメータ q₀ の最良適合値は何か？
• RQ4 特定のスペクトル指数および光度に制限したサンプルにすることで、宇宙論モデルとの整合性にどのような影響があるか？
• RQ5 サイズ－光度依存性やサイズ－赤方偏移依存性を仮定しなくても、角サイズ－赤方偏移関係を宇宙論的距離指標として用いることができるか？

主な発見

• コンパクト電波源の角サイズ－赤方偏移関係は、減速パラメータ q₀ ≈ 0.21 の標準的フレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー宇宙論モデルと整合する。
• 進化効果や選択効果を仮定しない場合、q₀ の最良適合値は 0.21 ± 0.30 である。
• スペクトル指数 −0.38 < α < 0.18 かつ光度 > 10²⁶ W/Hz にサンプルを制限することで、関係の分散が顕著に低減された。
• 観測データは、サイズ－光度依存性やサイズ－赤方偏移依存性などの進化効果や選択効果を含める必要がない。
• 結果は、非標準的物理学や源の進化を仮定せずとも、標準的宇宙論モデルが成立することを支持する。
• 本研究は、適切なサンプル選別のもとで、クェザーや電波銀河のコンパクト電波構造が信頼できる宇宙論的指標として機能することを確認した。