[論文レビュー] Wide-field LOFAR imaging of the field around the double-double radio galaxy B1834+620: A fresh view on a restarted AGN and doubeltjes

E. Orrú, Sjoert van Velzen+9 more|UvA-DARE (University of Amsterdam)|Oct 2, 2015

Galaxies: Formation, Evolution, PhenomenaPhysics and Astronomy参考文献 52被引用数 21

ひとこと要約

本研究では、二重二重ラジオ銀河B1834+620の最初の高解像度LOFAR 144 MHz画像を提示し、4つのラベを解像し、内部ラベ活動に関連する低周波数の放射特徴を明らかにした。スペクトル解析は再起動したAGNモデルを支持しており、LOFARは1.4 GHzと比較して10倍のコンパクトな二重ラベ源（doubeltjes）を検出しており、AGNの稼働周期および高赤方偏移ラジオ源の調査におけるその有効性を示している。

ABSTRACT

The existence of double-double radio galaxies (DDRGs) is evidence for recurrent jet activity in AGN, as expected from standard accretion models. A detailed study of these rare sources provides new perspectives for investigating the AGN duty cycle, AGN-galaxy feedback, and accretion mechanisms. Large catalogues of radio sources provide statistical information about the evolution of the radio-loud AGN population out to high redshifts. Using wide-field imaging with the LOFAR telescope, we study both a well-known DDRG as well as a large number of radio sources in the field of view. We present a high resolution image of the DDRG B1834+620 obtained at 144 MHz using LOFAR commissioning data. Our image covers about 100 square degrees and contains over 1000 sources. The four components of the DDRG B1834+620 have been resolved for the first time at 144 MHz. Inner lobes were found to point towards the direction of the outer lobes, unlike standard FR~II sources. Polarized emission was detected in the northern outer lobe. The high spatial resolution allows the identification of a large number of small double-lobed radio sources; roughly 10% of all sources in the field are doubles with a separation smaller than 1 arcmin. The spectral fit of the four components is consistent with a scenario in which the outer lobes are still active or the jets recently switched off, while emission of the inner lobes is the result of a mix-up of new and old jet activity. From the presence of the newly extended features in the inner lobes of the DDRG, we can infer that the mechanism responsible for their formation is the bow shock that is driven by the newly launched jet. We find that the density of the small doubles exceeds the density of FR-II sources with similar properties at 1.4 GHz, but this difference becomes smaller for low flux densities.

研究の動機と目的

• LOFARを用いて144 MHzの低周波数で二重二重ラジオ銀河B1834+620を撮像し、4ラベ構造を解像すること。
• AGN再起動およびジェット活動再発のモデルを検証するため、内部ラベおよび外部ラベのスペクトル的性質を調査すること。
• 低周波数でのコンパクトな二重ラベ源（doubeltjes）の面積密度を定量し、1.4 GHz調査と比較すること。
• LOFARが高解像度および高感度を備えることで、高赤方偏移FR IIラジオ源をどのように効率的に検出できるかを評価すること。
• LOFARとFIRST調査の間で観測された源数の不一致が、クェーサー進化および発光関数に与える意味を検討すること。

提案手法

• LOFARのLow-Band Antennasと高感度ビームフォーミングを用いて、B1834+620を144 MHzで広域・高ダイナミックレンジ撮像した。
• Compton-Ida (CI)モデルを用いて、144 MHzから8.5 GHzまでの4ラベ成分の電波スペクトルにフィットし、スペクトル指数を分析した。
• フレアデー回転および偏光放射を測定し、磁場構造および放射メカニズムを評価した。
• Hopkinsら（2007）の全波長クェーサー発光関数に光学-電波相関を組み合わせ、144 MHzおよび1.4 GHzでのFR II源数をモデル化した。
• LOFARとFIRSTのFR II源数比の予測値を計算し、源密度予測の不一致を検証した。
• FIRSTからのスペクトル指数α = -0.85を用いて、1.4 GHzラベ発光度を144 MHzに外挿し、絶対正規化に依存しない放射度予測を可能にした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重二重ラジオ銀河B1834+620の低周波数電波形態は何か？ また、高周波数画像とはどのように異なるか？
• RQ2 内部ラベおよび外部ラベのスペクトル指数は、最近のAGN再起動または継続的ジェット活動のモデルを支持するか？
• RQ3 LOFARとFIRSTの間で観測されたコンパクトな二重ラベ源（doubeltjes）の源数比が、標準的クェーサー発光関数の予測を上回るのはなぜか？
• RQ4 LOFARは1.4 GHzの既存調査と比較して、高赤方偏移FR IIラジオ源をより効率的に解像・検出できるか？
• RQ5 ラベのスペクトル的および偏光的性質は、再起動中のAGNにおける電子集団および磁場構造に何を示唆するか？

主な発見

• LOFARは144 MHzでB1834+620の4ラベ構造を解像し、高周波数では観測されなかった内部ラベからの拡張放射を明らかにした。
• 外部ラベのスペクトル指数（α_inj ≈ -0.85）はCIモデルおよび先行研究と整合しており、継続的または最近終了したジェット活動を支持する。
• 内部ラベのスペクトルは、新規および過去のジェット活動からの放射の混合を示しており、複雑なスペクトル的進化を示している。
• LOFARは1.4 GHzと比較して、単位面積あたり10倍のコンパクトな二重ラベ源（doubeltjes）を検出しており、同じ放射限界下で1.4 GHzの源数を10倍以上上回る源密度を示した。
• 観測されたLOFAR対-FIRSTのFR II源数比は、モデル予測値より約50%高い。これは、中程度発光度クェーサーからのFR II源がより多い、あるいは低発光度でのクェーサー稼働周期が短い可能性を示唆する。
• +60 rad m⁻²のフレアデー回転測定値を伴う偏光放射は、LOFARが低周波数で偏光AGN放射を検出可能であることを確認した。