[論文レビュー] The Galactic Center radio jet

H. Falcke, K. Mannheim+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 1993

Astrophysical Phenomena and Observations被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、Sgr A*（銀河中心のコン pactな電波源）の電波および近赤外線放射を説明するため、Blandford & Königl 型のジェットモデルと降着円盤を組み合わせたモデルを提案する。光度およびサイズの観測的制約を用いて、降着率に下限（Ñ.M > 10^-8.5 M⊙/yr）が確認され、ジェットのエネルギー出力が降着円盤の放射光度と同等であることが示され、低降着率系におけるサブミリ波長域の過剰放射および非熱的赤外線放射の欠如を説明できる。

ABSTRACT

Recent observations of the radio and NIR source Sgr A* reinforce the interpretation of the Galactic Center as a scaled down version of an AGN. The discovery of an elongated structure at 43 GHz and increasing evidence for the presence of an accretion disk surrounding a Black Hole lead us to assume that both, an accretion disk and a jet, are present in the Galactic Center and are physically linked. We model the radio emission of Sgr A* successfully with a Blandford & K"onigl type jet and analyze the energetics of the coupled jet-disk system in Sgr A* where jet and disk are parametrized in terms of the accretion power. With this method we are able to confirm independently the lower limit of the Sgr A* accretion rate \dot M >> 10^-8.5 M_sun found previously. Moreover, using the limits imposed by observational data, we show that within such a jet-disk model, the total jet power Q_jet is of comparable order as the radiated disk luminosity L_disk. A jet model together with the assumption of an 10^6 M_sun Black Hole also qualitatively explains the submm excess and the lack of non-thermal IR radiation. The small size of the visible part of the jet (< 1 mas) is due to the low accretion rate of Sgr A*. <<>>

研究の動機と目的

• Sgr A* の電波および近赤外線放射がブラックホールに接続されたジェット-円盤系に起因することを説明すること。
• ジェット放射のモデル化と観測的制約を用いて、Sgr A* の降着率を特定すること。
• 特にジェット出力と円盤放射光度の関係を含めたジェット-円盤系のエネルギー収支を評価すること。
• Sgr A* における観測されたサブミリ波長域の過剰放射および非熱的赤外線放射の欠如を説明すること。
• 低降着率の文脈において、可視ジェットのコンパクトなサイズ（<1 mas）の物理的起源を理解すること。

提案手法

• 降着パワーに結びつくパrametersを有する相対論的ジェットとして、Sgr A* の電波放射を Blandford & Königl 型のジェットでモデル化すること。
• ジェットと降着円盤の両方を降着光度に基づいてパラメータ化し、エネルギー収支を結びつけること。
• 光度密度および角サイズ（1 mas未満）の観測的制約を適用して、モデルパラメータの範囲を制限すること。
• 延長構造が観測された43 GHzのVLBI観測を用いて、ジェットの性質および向きを推定すること。
• 予測されたジェット出力と観測された円盤光度を比較し、エネルギー予算を評価すること。
• モデルがサブミリ波長域の過剰放射および非熱的赤外線放射の欠如をどの程度再現できるかを評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ジェット-円盤モデルは、Sgr A* の観測された電波および近赤外線放射を説明できるか？
• RQ2 ジェット放射および観測的制約に基づいて、Sgr A* の降着率の下限は何か？
• RQ3 Sgr A* 系において、ジェット出力は円盤の放射光度と比べてどの程度か？
• RQ4 なぜSgr A* にはサブミリ波長域の過剰放射があり、非熱的赤外線放射は検出されないのか？
• RQ5 Sgr A* の可視ジェットのコンパクトなサイズ（<1 mas）を説明する物理的メカニズムは何か？

主な発見

• Blandford & Königl 型のジェットを用いたモデルは、Sgr A* の観測された電波放射をうまく再現した。
• 降着率は1年あたり10^-8.5 M⊙を下回らないことが制限され、これまでも独立に得られた推定値を裏付けた。
• ジェット出力（Q_jet）は、放射光度（L_disk）と同等の大きさであることが判明し、エネルギー収支がバランスしていることを示した。
• 可視ジェットの小さな角サイズ（<1 mas）は、低降着率がジェットの光度と広がりを抑制することによって説明できる。
• モデルは、サブミリ波長域の過剰放射および非熱的赤外線放射の欠如を定性的に説明できる。
• 10^6 M⊙ のブラックホール質量の仮定は、観測されたジェットおよび円盤のエネルギー収支と整合的である。