[論文レビュー] The MURALES survey I. A dual AGN in the radio galaxy 3C 459?

B. Balmaverde, A. Capetti+14 more|arXiv (Cornell University)|Aug 2, 2018

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 73被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、MUSE分光法により2つのコンpakな、ずれた発光線核（N1 および N2）を示すFR II電波銀河3C 459に二重AGN系が存在する強力な証拠を提示している。N1とN2は5.3 kpc離れており、速度で約400 km/sのずれを示す。二次的核（N2）は高イオン化線比、狭い線幅、および約10⁴² erg s⁻¹の輝度を示しており、隠れたタイプ2 QSOと整合的である。一方、X線および赤外線で検出されていないことから、極度の遮蔽が生じているとされる。この系は、電波が強く、深く遮蔽された同伴を持つ、合体後の二重AGNと解釈される。

ABSTRACT

We observed the FRII radio galaxy 3C459 (z=0.22) with the MUSE spectrograph at the Very Large Telescope (VLT) as part of the MURALES project (a MUse RAdio Loud Emission line Snapshot survey). We detected diffuse nuclear emission and a filamentary ionized gas structure forming a one-sided, triangular-shaped region extending out to $\sim$80 kpc. The central emission line region is dominated by two compact knots of similar flux: the first (N1) cospatial with the radio core and the (N2) second located 1.2" (5.3 kpc) to the SE. The two regions differ dramatically from the point of view of velocity (with an offset of ~400 km/s), line widths, and line ratios. This suggests that we are observing a dual AGN system formed by a radio loud AGN and type 2 QSO companion, which is the result of the recent merger that also produced its disturbed host morphology. The alternative possibility that N2 is just a bright emission line knot resulting from, for example, a jet-cloud interaction, is disfavored because of 1) the presence of a high ionization bicone whose apex is located at N2; 2) the observed narrow line widths; 3) its line luminosity (~10^42 erg s-1) typical of luminous QSOs; and 4) its location, which is offset from the jet path. The putative secondary AGN must be highly obscured, since we do not detect any emission in the Chandra and infrared Hubble Space Telescope images.

研究の動機と目的

• 3C 459という合体残渣候補である電波銀河における拡張したイオン化ガスおよび二重発光線領域の性質を調査すること。
• 二次的発光線核（N2）がジェット・クラウド相互作用か、真正の二次的AGNかを特定すること。
• 銀河合体が、特に電波が強いFR II電波銀河における二重AGN系の駆動要因として果たす役割を評価すること。
• X線および赤外帯域において、遮蔽された二重AGNを検出する際の観測的課題を評価すること。

提案手法

• VLTにおけるMUSEの積分場分光法を用いて、3C 459の核領域における空間分解された発光線運動学およびイオン化状態をマッピングすること。
• Chandra X線、ハッブル宇宙望遠鏡（HST）の赤外および可視光、MERLIN電波データを統合した多波長データ解析により、対応する源を特定し、検出可能性を評価すること。
• N1およびN2間の線比（例：[O III]/Hβ、[S II]/Hα）および線幅の比較を通じて、イオン化源および遮蔽状態を推定すること。
• AGNの標準的L2–10 keV / L[O III]スケーリング関係を用いて、予想されるX線および電波輝度を推定すること。
• イオン化構造の幾何的モデリング（N2を中心とする高イオン化バナジウム）を実施し、ジェット軸と一致するか、空間的に一致するかを評価すること。
• 将来のALMAを用いて、二次的AGNと関連する分子ガスを探索するための手段とすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3C 459の二次的発光線核N2は、真正のAGNか、ジェット・クラウド相互作用に起因する構造か？
• RQ2 N2領域のイオン化状態および輝度は何か？ 既知のQSOと比較するとどうなるか？
• RQ3 高い線輝度を示すにもかかわらず、なぜN2はX線および赤外線で検出されないのか？
• RQ4 FR II電波銀河における二重AGN系はどれほど一般的なのか？ 特に銀河合体の文脈で。

主な発見

• 二次的発光線核N2は、電波コアから1′′.2（5.3 kpc）離れており、N1に対して約400 km/sの速度ずれを示しており、独立した運動的起源を示している。
• N2は狭い線幅および高イオン化線比を示しており、ジェット・クラウド相互作用によるショック励起ではなく、明るく遮蔽されたAGNによる光電離と整合的である。
• N2の[O III]輝度は約10⁴² erg s⁻¹であり、明るいQSOと同程度であり、予想されるX線輝度は約7 × 10⁴³ erg s⁻¹である。これはコンプトン厚い状態であり、極度に遮蔽されていることを示唆する。
• ChandraおよびHSTデータでは、N2からのX線または赤外線放射は検出されておらず、極度の遮蔽が確認された。また、予想される電波フレックスはわずか約1 mJyであり、検出が困難であることが示された。
• N2を中心とする高イオン化バナジウムは、電波ジェット軸から約30°ずれており、イオン化の原因がジェット由来である可能性は低い。
• 3C 459は、初期のMURALES調査における20個の電波銀河のうち、唯一の確認済み二重AGN候補であるが、3C 136.1および3C 196.1でも同様の[O III]形態が観測されており、3Cサンプルにおける二重AGNの割合が実際に有意である可能性（約10％）を示唆している。