[論文レビュー] VLBA observations of a complete sample of 2MASS galaxies

J. J. Condon, Jeremy Darling+2 more|arXiv (Cornell University)|Oct 28, 2011

Astronomy and Astrophysical Research被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、834個の近くの2MASS銀河（NVSS電波源が100 mJy以上）の完全サンプルにおいて、VLBA 8 GHz観測を用いて、ずれたか、二重の超大質量ブラックホール（SMBH）を探索した。733個の観測源のうち401個が検出され、そのうち12個が500 masを超えるずれを示しており、これは、反動または降下中のSMBHの可能性を示唆する。これにより、SMBHの共進化、合体ダイナミクス、重力波背景に関する知見が得られた。

ABSTRACT

We are using the VLBA at 8 GHz to observe a sample of 834 nearby 2MASS galaxies that are stronger than 100 mJy in the NVSS. The goals of the project are to detect (1) supermassive black holes significantly offset from the IR positions of the host galaxy bulges and (2) binary black holes.

研究の動機と目的

• 銀河のバルジ中心から著しくずれた超大質量ブラックホール（SMBH）を検出すること。これは、銀河合体後に反動または降下している可能性を示唆する。
• 光度が高く、パーセクスケールの距離で停止するか、合体に向かって進化する可能性のある、きつい二重SMBH系を特定すること。
• LISAおよびNANOGravが検出した低周波重力波背景に、合体するSMBH二重系がどの程度寄与しているかを制約すること。
• 8 GHzでの高分解能VLBA観測を用いて、コンパクトでスペクトルが平坦なAGN核と、広がったスペクトルが急な電波放射を区別すること。
• 近隣銀河（D ~ 200 Mpc）の完全でフラックス限界付きのサンプルを確立し、高精度な天体測定を用いて、SMBHの運動学的ダイナミクスを体系的に研究すること。

提案手法

• 2×60秒の位相校正源と320秒の標的源を観測するC–T–Cモードで8 GHz VLBA観測を実施。1.5時間ごとに4つの大気校正源を用いて絶対天体測定を実施。
• 広帯域基準相関フィットを適用し、グループ遅延を決定することで、絶対天体測定および相対天体測定処理を可能にした。
• Kバンド等級K20fe ≤ 12.25で、1.4 GHzでNVSS源が100 mJy以上の834個の2MASS銀河の完全サンプルを選定。近隣の星形成バルジを代表するカバーを確保した。
• 放射温度フィルタリング（T < 10⁵ K）を用いて、ジェットや星形成活動由来の広がった放射を除外し、SMBHに関連すると考えられるコンパクトでスペクトルが平坦な核を分離した。
• VLBIで決定された電波核位置と2MASS赤外銀河中心位置との間の位置ずれを測定し、ずれたSMBH候補を特定した。
• ベースライン検出限界は6–9 mJyであり、VLBI位置精度の中央値は0.6 mas、2MASS位置精度は約114 masのrms散乱と一致していた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 近隣銀河の何パーセントが、銀河バルジ中心から著しくずれた超大質量ブラックホール（SMBH）を有しており、これは合体後の反動または降下を示唆するか？
• RQ2 近隣銀河に検出可能なきつい二重SMBH系は存在するか？その空間的分布および運動的挙動はいかなるものか？
• RQ3 観測されたずれや二重SMBH候補は、SMBH進化の「合体の木」モデルや最終パーセク問題をどの程度制約するか？
• RQ4 観測された電波核位置と赤外銀河中心との一致度はどの程度か？残差ずれ分布は、天体測定精度およびSMBHダイナミクスについて何を明らかにするか？
• RQ5 この完全でフラックス限界付きの調査から、合体するSMBH二重系が低周波重力波背景にどの程度寄与しているか？

主な発見

• 733個の観測源のうち401個が6–9 mJyの感度レベルで検出され、VLBI位置精度の中央値は0.6 masであった。
• 未分解の電波コンポーネントの相関輝度密度の分布は、傾き-1.55のべき乗則に従っており、これはコンパクトでスペクトルが平坦な核が支配的であることを示唆する。
• 2MASSとVLBIの位置差のrms散乱は114 masであり、2MASSカタログの位置不確実性と一致しており、右昇周および赤経方向の系統的ずれは10 mas未塔であった。
• 12個の源が2MASS位置から500 masを超えるずれを示しており、そのうち5つが反動またはずれたSMBHの強力な候補と特定され、多周波数観測によるフォローアップが求められた。
• 調査は、このサンプルの100 mJy NVSS源の90％がFIR/電波相関に対して電波活性であることを確認しており、これはAGNが存在し、したがってSMBHが存在することを強く示唆している。
• 本プロジェクトのデータと結果は、http://astrogeo.org/v2m/ に掲載されたプロジェクトウェブページを通じて、公開されている。