[論文レビュー] The EVN view of the highly variable TeV active galaxy IC 310

R. Schulz, M. Kadler+10 more|arXiv (Cornell University)|Feb 12, 2015

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、ヨーロピアンVLBIネットワーク（EVN）を用いて、非常に変動が激しいTeVブラーざるIC 310に対する最初の準同時多周波数VLBI観測を報告し、パーセクスケールで片側性が強く、非常に細長いコア・ジェット構造を明らかにした。観測結果は、平坦な電波スペクトルを確認し、ジェットの傾きを20°未塔に制限しており、これはそのブラーざる分類を支持するとともに、TeV変動から推定されるコンパクトな放射領域に関する重要な制約を与える。

ABSTRACT

Very-high-energy $γ$-ray observations of the active galaxy IC 310 with the MAGIC telescopes have revealed fast variability with doubling time scales of less than 4.8min. This implies that the emission region in IC 310 is smaller than 20% of the gravitational radius of the central supermassive black hole with a mass of $3 imes 10^8 M_\odot$, which poses serious questions on the emission mechanism and classification of this enigmatic object. We report on the first quasi-simultaneous multi-frequency VLBI observations of IC 310 conducted with the EVN. We find a blazar-like one-sided core-jet structure on parsec scales, constraining the inclination angle to be less than $\sim 20^\circ$ but very small angles are excluded to limit the de-projected length of the large-scale radio jet.

研究の動機と目的

• IC 310、つまり非常に変動が激しいTeVアクティブ銀河のパーセクスケール電波構造を、高分解能VLBI画像法を用いて解明すること。
• 電波ジェットの形態と非対称性を分析することで、ジェットの向きと傾き角を特定すること。
• 1.7–8.4 GHzの複数周波数におけるコアおよびジェット成分のスペクトル的性質を調査すること。
• TeV変動の極めて短い時間スケール（倍増時間<4.8分）と、その放射領域のコンパクトさを整合させ、その放射メカニズムに与える意味を解明すること。
• 同時期のMAGIC TeV観測と組み合わせたVLBIデータを用いて、IC 310の多波長的文脈を確立すること。

提案手法

• グローバルな電波電波望遠鏡アレイを用いて、1.7 GHz、5.0 GHz、8.4 GHz、22 GHzで準同時的なEVN観測を実施した。
• AIPSを用いた標準的なキャリブレーション手順と、DIFMAPを用いたハイブリッド画像化法を適用し、高ダイナミックレンジのVLBI画像を生成した。
• 可視度データに楕円形ガウス関数をフィットすることでコアの輝度温度を測定し、約10^10 Kの値が得られた。
• EVNによるパーセクスケールジェット形態をNVSSのkpcスケール構造と比較し、大スケールでのジェット安定性を評価した。
• 5.0 GHzでの反ジェット放射の検出不能性をもとに、ジェットの傾き角の上限を導出した。
• 周波数 across でのflux密度測定値を組み合わせ、スペクトル指数を評価し、平坦スペクトル（約0.1 Jyの全フラックス）を確認した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 IC 310の電波ジェットはパーセクスケールでどのような形態を示しており、ブラーざるに一致する片側構造を示すか？
• RQ2 反ジェット放射が検出されないという事実を踏まえると、ジェットの線形視線に対する最大許容傾き角は何か？
• RQ3 コアおよびジェット成分のスペクトル指数は1.7–8.4 GHzの範囲でどのように変化するか？ これは放射メカニズムにどのような意味を持つのか？
• RQ4 TeV放射領域のコンパクトさ（重力半径の20%未塔）は、観測された電波構造およびジェットの向きと整合するか？
• RQ5 ジェット構造はパーセクからkpcスケールにわたり安定しており、広いダイナミクスレンジで一貫したジェット方向を示しているか？

主な発見

• 1.7 GHzおよび8.4 GHzでのEVN観測により、高い輝度温度を持つコアから延びる、片側性が強く、非常に細長いコア・ジェット構造が確認され、ブラーざる的形態が裏付けられた。
• 8.4 GHz画像は、8.3 GHzでの以前のVLBAスナップショット観測に比べて感度が約5倍向上した。
• 全EVN周波数における全フラックス密度は、平坦スペクトルと整合的であり、1.7–8.4 GHzで約0.1 Jyであった。
• コアの輝度温度は約10^10 Kと推定され、相対論的ビーミングおよび非熱的放射過程を示唆している。
• 5.0 GHzでの反ジェット放射の検出不能性から、ジェットの傾き角の上限が20°未塔に制限された。
• ジェットの位置角は約1 pcから約500 kpcにわたり一貫しており、広いダイナミクスレンジで安定した、細長いジェットが存在することが示された。