[論文レビュー] The GHz-Peaked Spectrum radio galaxy 2021+614: Detection of slow motion in a compact symmetric object

W. Tschager, R. T. Schilizzi+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2000

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、5 GHz（VSOP）および15 GHz（地上）のマルチエポックVLBIデータを分析し、GHzピークスペクトル電波銀河2021+614（コンパクトシンメトリックオブジェクト：CSO）における光速未満の運動を検出する。1987.9年と1997.8年のuvデータセットを比較することで、2つの主要なコンポーネント間の投影距離が3.0%増加していることが判明し、その結果、退行速度は $0.12 \pm 0.02\,h^{-1}c$ となり、力学的年齢は $440 \pm 80$ 年となる。これは、CSOがFR I/II源に進化する若い電波源であるというモデルを支持する。

ABSTRACT

We have analysed VSOP (VLBI Space Observatory Programme) data at 5 GHz and ground-based VLBI (Very Long Baseline Interferometry) data at 15 GHz for the GHz-Peaked Spectrum (GPS) radio galaxy 2021+614. Its morphology is consistent with it being a compact symmetric source extending over 30 h^-1 pc (H_0 = 100 h km s^-1 Mpc^-1, q_0 = 0.5). From a comparison with earlier observations we have detected an increase in the separation and a decrease in the size of the two most prominent components. We determine the projected speed with which these two components recede from each other to be 0.12+/-0.02 h^-1 c. Given the projected separation of the two components of 16.1 h^-1 pc, the infered kinematic age is 440+/-80 years, measured in the source reference frame. These results provide additional support for the contention that compact symmetric radio objects are young and the precursors of the classical FR I or FR II radio sources. The sizes of individual components appear to contract with time which is not consistent with the self-similar evolution model for peaked spectrum sources. In order to overcome problems related to the estimation of uncertainties for separation measurements between source components, we have developed and applied a method that compares two uv-data sets obtained at different epochs. This method parametrizes the most important structural change, the increase in separation between components, by rescaling the u and v axis of the amplitude interference pattern. It provides best-fit values for the parameters and uses a bootstrap method to estimate the errors in the parameters.

研究の動機と目的

• 高分解能電波干渉計測定を用いて、コンパクトシンメトリックオブジェクト（CSO）2021+614の時間的構造的変化を調査すること。
• 源のコンポーネントの力学的年齢と投影退行速度を特定し、その若さと進化段階を検証すること。
• ビームやコンポーネントサイズの変化に起因する系統的誤差を最小限に抑えるために、新しいuvデータ比較手法を開発・適用すること。
• 観測された進化がピークスペクトル源の自己相似モデルと整合するかを評価すること。
• GPS電波銀河における光速未満の運動の直接的証拠を提供し、若年電波源としての分類を支持すること。

提案手法

• 1987.9年と1997.8年の2エポックにわたり、2021+614の5 GHz VSOPおよび15 GHz地上VLBIデータを取得した。
• uおよびv軸の干渉パターンをスケーリングすることで、コンポーネント間隔の変化をパrameter化するモデルベースのuvデータ比較手法を用いた。
• スケーリングされたモデルを可視性データにフィットさせ、u軸およびv軸の伸縮に最適なスケール因子 $s_u$ と $s_v$、および振幅補正因子 $s_a$ を決定した。
• 1997.8年のデータセットのランダムな50%サブセットを100個生成することで、$s_u$ および $s_v$ の誤差を推定するブートストラップリサンプリング法を適用した。
• 位置角 $\psi_1$（コンポーネントBの位置角）を用いた式 $s = \left[(s_u-1)^2\sin^2\psi_1 + (s_v-1)^2\cos^2\psi_1\right]^{1/2}$ を用いて、スケール因子から投影距離の増加を計算した。
• 力学的年齢式 $t = r / v_{\text{proj}}$ を用い、投影距離 $r = 16.1\,h^{-1}\text{pc}$ および速度 $v_{\text{proj}} = 0.12\,h^{-1}c$ を用いて、源の年齢を導出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マルチエポックVLBIデータを用いて、1987.9年から1997.8年の間に2021+614の電波的形態に構造的変化が検出可能か？
• RQ2 2021+614の2つの主要コンポーネントの投影退行速度は何か？ これは若年力学的年齢を支持するか？
• RQ3 観測された進化は、コンパクトシンメトリックオブジェクトの自己相似的進化モデルと整合的か？
• RQ4 uvデータ比較手法は、ビームやコンポーネントサイズの変化に起因する誤差を最小限に抑えつつ、コンポーネントの運動を効果的に検出可能か？
• RQ5 測定されたコンポーネント間隔と退行速度に基づいて、2021+614の推定力学的年齢は何か？

主な発見

• 1987.9年から1997.8年の間に、2021+614の2つの主要コンポーネント間の投影距離が3.0%増加しており、これは実際の運動を示している。
• コンポーネントの投影退行速度は $0.12 \pm 0.02\,h^{-1}c$ であり、9.9年間の間の測定された距離増加から導出された。
• 源の推定力学的年齢は $440 \pm 80$ 年であり、源の静止系で測定されたもので、若年電波源としての分類を支持する。
• 時間経過に伴う個々のコンポーネントサイズの収縮は、ピークスペクトル源の自己相似的進化モデルとは整合しない。
• ブートストラップ法により $s_u = 1.0443 \pm 0.0005$ および $s_v = 1.0212 \pm 0.0010$ が得られ、測定された構造的変化が非常に高い信頼性で有意であることが確認された。
• 振幅補正因子 $s_a = 0.88$ は、エポック間でのコンポーネントサイズおよび形状の差異に起因する残存系統的オフセットを示しているが、運動検出に影響しない。