[論文レビュー] The HST view of FR I radio galaxies: evidence for non-thermal nuclear sources

M. Chiaberge, A. Capetti+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 1999

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 17

ひとこと要約

本論文は、33個のFR I電波銀河に対するハッブル宇宙望遠鏡の観測を提示し、85%のケースで解像度の限界にある核源（中心コンパクトコア、CCC）を検出した。CCCは、光学的および電波的コアの輝度のきつい線形相関を示し、非熱的シンクロトロン放射による非相対論的ジェットの結果であることを示しており、FR I電波銀河とBLラクティックの統一を支持するものであり、熱的降着や遮蔽トーラスの存在は最小限であると示唆する。

ABSTRACT

Unresolved nuclear sources are detected by the Hubble Space Telescope in the great majority of a complete sample of 33 FR I radio galaxies belonging to the 3CR catalogue. The optical flux of these Central Compact Cores (CCC) shows a striking linear correlation with the radio core one over four decades, arguing for a non--thermal synchrotron origin of the CCC radiation. We also find evidence that this emission is anisotropic, which leads us to identify CCCs with the misoriented relativistic jet component which dominates in BL Lac objects. This interpretation is also supported by the similarity in the radio-to-optical and optical spectral indices. The high rate of CCC detection (85 %) suggests that a `standard' pc scale, geometrically thick torus is not present in low luminosity radio-galaxies. Thus the lack of broad lines in FR I cannot be attributed to obscuration. CCC fluxes also represent upper limits to any thermal/disc emission. For a $10^9 M_{\sun}$ black hole, typical of FR I sources, these limits translate into a fraction as small as less than $10^{-7}-10^{-5}$ of the Eddington luminosity.

研究の動機と目的

• 高分解能のハッブル宇宙望遠鏡（HST）画像を用いて、FR I電波銀河における未解像核源の性質を調査すること。
• これらの核からの光学的放射が熱的か非熱的かを特定し、相対論的ジェットを含む統一理論と整合するかを検証すること。
• 核放射と電波的性質の相関を分析することで、低輝度電波銀河に遮蔽トーラスが存在するかを検証すること。
• 中心領域からの熱的放射の上限を設定することで、FR I核における降着効率を制約すること。
• FR I銀河に広帯域発光線が観測されない理由が遮蔽によるものか、それとも低イオン化輝度に起因するものかを評価すること。

提案手法

• 3CRカタログに収録された33個のFR I電波銀河の完全サンプルを対象に、高分解能のハッブル宇宙望遠鏡（HST）画像を取得した。
• HSTデータを用いて、未解像核源（中心コンパクトコア、CCC）の光学バンドにおける放射度を測定した。
• 178 MHzにおける電波コア輝度と光学的コア輝度（CCC）を相関させ、スペクトルエネルギー分布および放射メカニズムを評価した。
• ベーミング源（例：BLラクティック）と比較することで、CCC放射の非等方性を分析し、スペクトル指数の比較を実施した。
• 観測された光学フラックスを、顕著な汚染がないと仮定して、熱的ディスクまたは降着ディスク放射の上限とみなした。
• 典型的な $10^9 M_{\sun}$ のブラックホールにおけるEddington輝度比を推定し、降着効率を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FR I電波銀河における未解像核源は、相対論的ジェットに起因する非熱的シンクロトロン放射と整合するか？
• RQ2 光学的コア輝度と電波的コア輝度の間の観測された線形相関は、核放射がジェット由来であることを支持するか？
• RQ3 これらの核からの放射は、大きな角度で見つめられた相対論的ジェットに予想されるように非等方的であるか？
• RQ4 FR I銀河に広帯域発光線が観測されないのは、トーラスによる遮蔽のためか、それとも低イオン化輝度に起因するのか？
• RQ5 FR I核における熱的降着輝度の上限は何か？ また、Eddington限界と比較するとどうなるか？

主な発見

• 33個のFR I電波銀河のうち28個（85%）で未解像の中心コンパクトコア（CCC）が検出され、共通の核成分であることが示された。
• CCCの光学的コア輝度は、4桁の輝度範囲にわたり、電波的コア輝度ときつい線形相関を示し、非熱的シンクロトロン起源を強く支持する。
• CCCとBLラクティックとの間の電波対光学および光学スペクトル指数の類似性は、CCCが非相対論的ジェット成分であるという解釈を支持する。
• 放射の非等方的性質は、相対論的ビーム効果と整合的であり、FR I電波銀河とBLラクティックの統一を強化する。
• 典型的な $10^9 M_{\sun}$ のブラックホールに対して、観測されたCCCフラックスは、熱的放射のEddington輝度の約 $\sim 10^{-7}$ から $10^{-5}$ の上限を設定し、極めて低い降着効率を示している。
• 検出可能な熱的ディスク成分の欠如および大多数の源における遮蔽トーラスの証拠の不在は、低輝度電波銀河に標準的な幾何的厚さのトーラスが存在しない可能性を示唆する。