[論文レビュー] The Nature of Jets: Evidence from Circular Polarization Observations

J. F. C. Wardle, D. C. Homan|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2000

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 25被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、活動銀河核（AGN）および銀河系ジェットの円偏光（CP）観測からの証拠を提示し、CPがコンパクトジェットコアの持続的で本質的な性質であり、数十年にわたり一貫した符号を示すことを示している。この結果は、CPが内在的シンクロtron放射またはファラデー変換によって生じる可能性を示唆し、ジェットが磁場フラックスを運ぶことを示しており、特にクェーサーやSS433において、ジェットの組成（電子・陽電子対対比してバリオン性）および磁場構造の直接的なプローブを可能にする。

ABSTRACT

We review recent observations of circularly polarized radiation from AGN made with the VLBA and with the ATCA. We also discuss briefly the detections of the Galactic sources Sag A* and SS433. The origin of the circular polarization is still an open question in most cases, and we discuss four possible mechanisms. Detectable circular polarization is a common property of quasars, but not of radio galaxies, and is always associated with the compact core. There is growing evidence that the sign of the circular polarization stays the same over at least two or three decades in time, suggesting it is a fundamental property of the jet.

研究の動機と目的

• extragalacticジェットにおける円偏光（CP）の起源と物理的意味を調査すること、特にクェーサーおよび電波強度の高いAGNを対象とすること。
• CPがジェットの本質的性質であるのか、それともファラデー変換などの外部要因によるものであるのかを特定すること。
• CPが相対論的ジェットの組成（電子・陽電子対対比して電子・陽子プラズマ）および磁場強度、ネット磁場フラックスに与える影響を調査すること。
• CPの符号の長期的安定性が、数十年にわたる根本的ジェット特性のプローブとしてどのように機能するかを評価すること。
• AGNジェットにおけるCP行動と、SS433などの銀河系ジェット（例：SS433）におけるCP行動を比較し、統一モデルおよび放射メカニズムを検証すること。

提案手法

• 15 GHzおよび5 GHzでの高分解能VLBA観測を用い、40個のブレーザーおよび複数のAGNのCPを測定し、コンパクトコア領域に焦点を当てた。
• 直交線偏光フィードを備えたATCA観測を適用し、0.01%の分数精度に達する高精度なCP測定を実現した。
• CPの変動性および全強度および線形偏光成分との空間的相関を分析し、外部効果からの区別を可能にした。
• CPの符号および大きさをジェット運動学（例：移動成分）およびスペクトルの折り返し点と照合し、磁場強度および光学的厚さを推定した。
• ねじれ運動するジェット（例：SS433）における相対論的歪みモデルを用い、観測方向角に応じたCP符号の反転を予測し、本質的放射とファラデー変換のメカニズムを検証した。
• 1980年代の歴史的CPデータを再分析し、現代の観測と比較することで、CP符号の長期的安定性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AGNジェットにおける円偏光の起源は、ファラデー変換か、内在的シンクロtron放射か？
• RQ2 数十年にわたって持続するCPの符号は、ジェットの磁場構造の根本的で長寿命な性質を示唆するか？
• RQ3 円偏光測定は、相対論的ジェットの組成（電子・陽電子対対比して電子・陽子プラズマ）を制約可能か？
• RQ4 AGNにおけるCP行動と、SS433などの銀河系ジェットにおけるCP行動の比較は、磁場幾何学にどのような情報をもたらすか？
• RQ5 CP検出可能性と、線形偏光、スペクトル指数、または源タイプ（クェーサー対比してBL Lac）の特性との間に相関があるか？

主な発見

• 15 GHzにおいて13個のAGNのうち32%で円偏光が検出され、分率偏光レベルは0.3%から1.0%の間であり、常にコンパクトコアに関連している。
• 3C 273では、全強度および線形偏光における新しい移動成分が出現したのと同時にCPが観測され、その起源が本質的であることを確認し、衝撃波または新たな噴出イベントと関連していることを示した。
• 強い偏光を示す10個の源のうち8つで、CPの符号が少なくとも2〜30年間にわたり変化しないことが確認され、ジェットの長寿命で根本的な性質であることを示した。
• クェーサー（11/29）ではCPがBL Lac対象（2/10）よりも頻繁に検出されるが、線形偏光レベルとは有意な相関がないため、発生メカニズムが異なる可能性を示唆している。
• 銀河系の源SS433は1.5 GHzで強いCP（mC ≈ 0.6%）を示し、スペクトル指数は-0.9である。そのねじれ運動は、CPの幾何学的構造および放射メカニズムの独自のテストベッドを提供する。
• 多波長CPスペクトル測定が進行中であり、自己吸収の折り返し点から磁場強度を決定し、ジェットにおける電子・陽電子優位性を確認する予定である。