[論文レビュー] The ATESP 5 GHz radio survey.III 4.8, 8.6 and 19 GHz follow-up observations of radio galaxies

I. Prandoni, H. R. de Ruiter+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2010

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用数 16

ひとこと要約

本研究では、ATESP 5 GHzサーベイに属する26個のサブ-mJyの電波銀河について、4.8、8.6、および19 GHzの多周波数（ quasi-simultaneous）ATCA観測を実施し、低光度AGNの性質を調査した。電波スペクトルは、平坦／逆スペクトルを示し、ジェット支配のシステムを示しており、純粋なADAFモデルを排除するが、ADAF+ジェットの状況は許容される。結果から、これらの源はFRII電波銀河の低光度同等体である可能性が示唆され、特にコンパクトで平坦スペクトルを示す源の中には、低出力のBL Lacsまたは遮蔽された電波非定常クェーサーの集団が存在する可能性がある。

ABSTRACT

Aims. Physical and evolutionary properties of the sub-mJy radio population are not entirely known. The radio/optical analysis of the ATESP 5 GHz sample has revealed a significant class of compact flat/inverted radio-spectrum sources associated to early-type galaxies up to redshift 2. Such sources are most plausibly triggered by an AGN, but their observational properties are not entirely consistent with those of standard radio galaxy populations. In the present work we aim at a better understanding of the radio spectra of such sources and ultimately of the nature of AGNs at sub-mJy flux levels. In particular we are interested in assessing whether the AGN component of the sub-mJy population is more related to efficiently accreting systems – like radio-intermediate/quiet quasars – or to systems with low accretion rates – like e.g. FRI radio galaxies – or to low radiative efficiency accretion flows – like e.g. ADAF.
 Methods. We used the ATCA to get multi-frequency (4.8, 8.6 and 19 GHz) quasi-simultaneous observations for a representative sub-sample of ATESP radio sources associated with early-type galaxies (26 objects with S>0.6 mJy). This can give us insight into the accretion/radiative mechanism that is at work, since different regimes display different spectral signatures in the radio domain.
 Results. From the analysis of the radio spectra, we find that our sources are most probably jet-dominated systems. ADAF models are ruled out by the high frequency data, while ADAF+jet scenarios are still consistent with flat/moderately inverted-spectrum sources, but are not required to explain the data. We compared our sample with high ( GHz) frequency selected surveys, finding spectral properties very similar to the ones of much brighter (S>500 mJy) radio galaxies extracted from the Massardi et al.  (2008) sample. Linear sizes of ATESP 5 GHz sources associated with early type galaxies are also often consistent with the ones of brighter B2 and 3C radio galaxies, with possibly a very compact component that could be associated at least in part to (obscured) radio-quiet quasar-like objects and/or low power BL Lacs.

研究の動機と目的

• 初期型銀河と関連するサブ-mJy電波源を駆動する吸着および放射メカニズムを理解すること。
• サブ-mJy集団におけるAGN成分が、高吸着状態（例：電波中間／非定常クェーサー）に起因するか、低吸着状態（例：FRI電波銀河またはADAFモデル）に起因するかを特定すること。
• 低放射効率吸着流（例：ADAF/ADIOS）が観測された電波スペクトルをどのように形作っているかを評価すること。
• 遮蔽された電波非定常クェーサーまたは低出力BL Lacsを表す可能性のあるコンパクトでコア支配の源が存在するかを調査すること。

提案手法

• 代表的なサブサンプルとして、S > 0.6 mJyを満たす26個のATESP源を、オーストラリア・テレスコープ・コンパクトアレイ（ATCA）を用いて、準同時的な4.8、8.6、および19 GHz観測を実施した。
• 新たに得たデータを、既存の1.4および5 GHzのATESPデータと統合し、1.4–19 GHzの範囲で完全なスペクトルエネルギー分布を構築した。
• 電波スペクトル指数（α、S ∝ ν^α）を分析し、光学的薄（α ≈ -0.7）と光学的厚（α > -0.5）の発光成分を区別した。
• 既知の集団（B2、3C、電波非定常クェーサー）と比較して、源のタイプおよび進化状態を推定した。
• 理論的モデルとの整合性を評価した：純粋なADAF、ADAF+ジェット、およびジェット支配のシンクロトロン放射。
• 解像されない源からの線形サイズの上限を用いて、コンパクトでコア支配の源の存在を制限した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ATESPサンプルに含まれる平坦／逆スペクトルでコンパクトな電波源が、純粋なADAF吸着モデルと整合するか？
• RQ2 多周波数電波スペクトルは、熱的またはADAF支配の発光ではなく、ジェット支配の起源を支持するか？
• RQ3 これらのサブ-mJy源のスペクトル的およびサイズ的性質は、低光度FRII電波銀河またはコンパクトで遮蔽されたクェーサーに一致するか？
• RQ4 コンパクトで平坦スペクトルの源の中に、低出力BL Lacsまたは電波非定常クェーサーの集団が存在する証拠はあるか？
• RQ5 これらの源のサイズ-光度関係は、明るい電波銀河（B2、3C）および電波非定常クェーサーと比較してどうなるか？

主な発見

• 26個の源の電波スペクトルは、ジェット支配の発光によって最もよく説明され、平坦／逆スペクトルはジェット基部からの光学的厚発光を示し、急勾配スペクトルは光学的薄シンクロトロン発光を示している。
• 純粋なADAFモデルは、高周波数（19 GHz）のデータによって排除された。このデータは、ADAF発光が予測するような急勾配の低周波数スペクトルの折り返しと整合しない有意な放射度を示している。
• ADAF+ジェットの状況は、平坦／中程度の逆スペクトルを持つ源に対してはデータと整合するが、観測を説明するために必須ではない。
• ATESP源のスペクトル的性質は、Massardiら（2008）のサンプルに属するはるかに明るい（S > 500 mJy）電波銀河と非常に類似しており、ATESP源がFRII電波銀河の低光度同等体である可能性を示唆している。
• サイズがd < 10 kpcの源の有意な割合は、電波非定常クェーサーまたは低出力BL Lacsと一致するが、そのようなコンパクト源の数は少ない（有利な視点角を仮定して≤ 6％）。
• ATESPサンプルのサイズ-光度関係は、B2および3C電波銀河のそれと一致しており、FRIIサイズ-光度関係がより低い光度へと拡張されていることが示された。