[論文レビュー] The innermost regions of relativistic jets and their magnetic fields in radio-loud Active Galactic Nuclei

I. Donnarumma, I. Agudo+18 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2015

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

このホワイトペーパーは、LOFTの大型面積検出器（LAD）を用いて、電波強度の高い活動銀河核（AGN）における相対論的ジェットおよび磁場を研究することを提唱している。LOFTは、X線の時間分解能と分光特性に類例なき優位性を活かし、ブレーザーおよび傾斜のないAGNの高頻度モニタリングを可能にし、ジェット物理学、スペクトル曲率の変化、CTAおよび電波/ミリ波バンドの装置との多波長相関を明らかにする。

ABSTRACT

This is a White Paper in support of the mission concept of the Large Observatory for X-ray Timing (LOFT), proposed as a medium-sized ESA mission. We discuss the potential of LOFT for the study of radio-loud Active Galactic Nuclei. For a summary, we refer to the paper.

研究の動機と目的

• LOFTの高時間分解能X線モニタリングを用いて、高エネルギーピークを持つBL Lac対象におけるX線とTeV変動の関係を調査すること。
• HBLにおけるシンチロトロン放射のスペクトル曲率を調べることで、電子加速メカニズムを制約すること。
• 長期間にわたるX線および電波モニタリングを通じて、傾斜のないAGNにおける降着円盤-ジェット接続を研究すること。
• CTAおよびサブミリ波/電波施設による迅速なフォローアップを可能にするために、LOFTのオンボードアラートシステムを活用して多波長連携を実現すること。
• 同時X線およびγ線観測を通じて、電波強度の高い縞線型Seyfert 1銀河における高エネルギー放射メカニズムを探索すること。

提案手法

• 2–30 keVバンドで8.5 m²の有効面積を持つLOFTの大型面積検出器（LAD）を活用し、高時間分解能X線光度曲線を取得すること。
• LOFTの広視野モニタ（WFM）を用いて週単位の全天カバレッジを実現し、明るいX線フレアを検出することで、最大100個のAGN源に対する長期モニタリングを可能にすること。
• CTAの同時TeVデータおよびSKAとALMAの電波/ミリ波データとをLOFTのX線光度曲線と相関させ、多波長変動を研究すること。
• 分単位の時間スケールでのスペクトル進化を分析し、ブレーザーのジェット内における高エネルギー放射領域の位置を制約すること。
• X線データのスペクトルフィッティングを実施し、特にHBLにおいてスペクトル曲率の変化を測定することで、電子エネルギー分布および加速プロセスを推定すること。
• LOFTのオンボードアラートシステムを介して、地上および宇宙機関の観測装置を迅速に起動し、X線フレアに対する迅速なフォローアップを実現すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LOFTは、HBLブレーザーにおける非常に速いTeV変動のX線対応を、1分未満の時間スケールで解像できるか？
• RQ2 HBLにおけるX線フレア中にシンチロトロンピークのスペクトル曲率はどのように変化するのか？これは電子加速に何を示唆するか？
• RQ3 FSRQにおける高エネルギー放射領域の性質は何か？X線とTeVの時間的相関を用いてその位置をどのように制約できるか？
• RQ4 FRIIおよびFRI電波銀河におけるX線と電波変動はどのように相関するか？これは降着円盤-ジェット接続に何を示唆するか？
• RQ5 電波強度の高い縞線型Seyfert 1銀河におけるX線放射に、熱的成分が果たす役割は何か？非熱的ジェット放射とどのように関係しているか？

主な発見

• LOFTのLADは、1分未塔の時間スケールでのX線変動を検出可能であり、HBLブレーザーにおけるTeVフレアと直接比較可能となる。
• HBLにおけるスペクトル曲率の測定により、ジェット衝撃波内での電子エネルギー分布および加速メカニズムを直接推定可能となる。
• LOFTのWFMは、最大100個のAGNを週単位でモニタリング可能であり、ジェット活動およびフレア行動の長期的光度曲線の作成を可能にする。
• LOFTとCTAによる同時X線およびTeV観測により、FSRQにおけるTeV放射領域の空間的位置を数個の重力半径の範囲内で制約可能となる。
• LOFTはX線フレアの迅速なアラートを発信可能であり、CTAおよびサブミリ波/電波施設との連携観測を可能にし、多波長ジェット物理学の研究を推進する。
• LOFTの高い感度により、効率の悪い降着流を示す電波銀河（例：IC 310）からのX線放射を検出可能となり、X線およびTeV連携研究が可能となる。