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QUICK REVIEW

[論文レビュー] Ubiquitous radio emission in quasars: predominant AGN origin and a connection to jets, dust and winds

G. Calistro Rivera, D. M. Alexander|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2023
Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 5
ひとこと要約

本研究は、z < 2.5のクェเซアでコンパクトな電波放射が主に活動銀河核（AGN）によって駆動されており、星形成によるものではないことを確立した。電波輝度はほこりによる赤み（dust reddening）および密度の高い周核環境におけるジェットの相互作用と強く関連している。著者らは、E(B-V)に伴い電波検出率が連続的に増加することを発見し、ジェットがほこりを含む媒体と衝撃波を発生させることで電波放射が増幅されるモデルを支持している。特に、コンパクトな形状と中程度の電波高さ（radio loudness）を示す赤いクェーサーにおいて顕著である。

ABSTRACT

We present a comprehensive study of the physical origin of radio emission in optical quasars at redshifts z &lt; 2.5. We focus particularly on the associations between compact radio emission, dust reddening, and outflows identified in our earlier work. Leveraging the deepest low-frequency radio data available to date (LoTSS Deep DR1), we achieve radio detection fractions of up to 94%, demonstrating the virtual ubiquity of radio emission in quasars, and a continuous distribution in radio loudness. Through our analysis of radio properties, combined with spectral energy distribution modeling of multiwavelength photometry, we establish that the primary source of radio emission in quasars is the AGN, rather than star formation. Modeling the dust reddening of the accretion disk emission shows a continuous increase in radio detection in quasars as a function of the reddening parameter E(B-V), suggesting a causal link between radio emission and dust reddening. Confirming previous findings, we observe that the radio excess in red quasars is most pronounced for sources with compact radio morphologies and intermediate radio loudness. We find a significant increase in [Oiii] and Civ outflow velocities for red quasars not seen in our control sample, with particularly powerful [Oiii] winds in those around the radio-quiet/radio-loud threshold. Based on the combined characterisation of radio, reddening, and wind properties in our sample, we favor a model in which the compact radio emission observed in quasars originates in compact radio jets and their interaction with a dusty, circumnuclear environment. Our results align with the theory that jet-induced winds and shocks resulting from this interaction are the origin of the enhanced radio emission in red quasars. Further investigation of this model is crucial for advancing our understanding of quasar feedback mechanisms and their role in galaxy evolution.

研究の動機と目的

  • z < 2.5の光学的クェーサーにおける微弱な電波放射の主な物理的起源を特定すること。
  • クェーサーにおける電波放射、ほこりによる赤み（E(B-V)）および流れの関係を調査すること。
  • コンパクトな電波ジェットが密度の高い、ほこりを含む周核環境と相互作用することで、赤いクェーサーに観測された電波過剰を説明できるかどうかを検証すること。
  • ジェット誘発衝撃波およびフィードバックがクェーサー進化および銀河フィードバック機構に果たす役割を評価すること。

提案手法

  • 電波検出率を最大94％まで高めるために、これまでで最も深い低周波数電波データ（LoTSS Deep DR1）を用いた。
  • 多波長の光度測定とスペクトルエネルギー分布（SED）モデリングを組み合わせ、電波放射へのAGNと星形成の寄与を分離した。
  • SEDフィッティングから得たE(B-V)を用いてほこりによる赤みを定量化し、電波検出率および電波高さと相関させた。
  • [OIII]およびCIVの発光線の流れの速度を分析し、赤いクェーサーとコントロールサンプルにおける風活動を特定した。
  • 電波構造をコンパクトまたは拡張と分類し、環境がジェットの閉じ込めおよび電波輝度に与える影響を評価した。
  • コンパクトな電波ジェットが密度の高い、ほこりを含む周核環境と相互作用することで衝撃波が発生し、電波放射が増幅される物理的モデルを提唱した。
Figure 1: Radio and multiwavelength data used in this paper. The upper panel shows the sky coverage of the LOFAR pointings (cyan area) in the 3 LoTSS Deep Fields DR1 (upper sub-panel) and the GAMA fields (lower sub-panel). The sky areas with deep multiwavelength coverage are overplotted (grey stars)
Figure 1: Radio and multiwavelength data used in this paper. The upper panel shows the sky coverage of the LOFAR pointings (cyan area) in the 3 LoTSS Deep Fields DR1 (upper sub-panel) and the GAMA fields (lower sub-panel). The sky areas with deep multiwavelength coverage are overplotted (grey stars)

実験結果

リサーチクエスチョン

  • RQ1z < 2.5のクェーサーにおける電波放射の主な物理的起源は何か：AGNジェットか星形成か？
  • RQ2クェーサーにおける電波放射は、ほこりによる赤み（E(B-V)）とどのように相関しているか。これは因果関係を示唆するか？
  • RQ3コンパクトな電波ジェットの形状と環境は、赤いクェーサーにおける電波放射の増幅に果たす役割は何か？
  • RQ4[OIII]およびCIVの線の流れ速度は、赤いクェーサーとコントロールサンプルでどのように異なるか。これは電波特性と関連しているか？
  • RQ5ほこりを含む周核環境におけるジェット誘発衝撃波は、コンパクトな形状を示す赤いクェーサーに観測された電波過剰を説明できるか？

主な発見

  • LoTSS Deep DR1を用いることで、クェーサーにおける電波検出率は最大94％に達し、クェーサーにおける電波放射の広範な存在を示している。
  • SEDモデリングの結果、電波放射の主な源はAGNであり、星形成によるものではない。特に、コンパクトで勾配のきついスペクトルを持つ電波コンponentの優位性から確認された。
  • 電波検出率は、ほこりによる赤み（E(B-V)）に伴い連続的に増加しており、ほこりの密度と電波放射の増幅の間に因果関係があることを示唆している。
  • 赤いクェーサーにおける電波過剰は、特にコンパクトな電波構造と中程度の電波高さ（L_1.4GHz ~ 10^44–10^45 erg/s）を示す源で顕著である。
  • 赤いクェーサーはコントロールサンプルに比べて[OIII]およびCIVの流れ速度が顕著に高く、最も強力な[OIII]風は電波非高・電波高の境界付近に観測された。
  • データは、コンパクトな電波ジェットが密度の高い、ほこりを含む周核環境と相互作用し、衝撃波を発生させることで電波放射が増幅され、流れが駆動されることを支持する。このモデルにより、電波、ほこり、フィードバック機構が結びつけられる。
Figure 2: Luminosities at 150 MHz as a function of redshift for SDSS QSOs detected at 3 $\sigma$ by LOFAR (ALLQSOs sample). LOFAR detections in the total SDSS sample are represented as orange and skyblue markers, for red QSOs and control QSOs, respectively. LOFAR detections in the Lz-matched sub-sam
Figure 2: Luminosities at 150 MHz as a function of redshift for SDSS QSOs detected at 3 $\sigma$ by LOFAR (ALLQSOs sample). LOFAR detections in the total SDSS sample are represented as orange and skyblue markers, for red QSOs and control QSOs, respectively. LOFAR detections in the Lz-matched sub-sam

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このレビューはAIが作成し、人間の編集者が確認しました。