[논문 리뷰] Apparent parsec-scale jet opening angles and \gamma-ray brightness of active galactic nuclei

A. B. Pushkarev, M. L. Lister외 2명|arXiv (Cornell University)|2012. 05. 03.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 2011년 이전의 MOJAVE 프로그램에서 확보한 스택드 15 GHz VLBA 이미지를 사용하여 215개의 활성 은하핵(AGN)을 분석하여, 페르미 LAT에서 탐지된(γ선 빛나는) AGN와 탐지되지 않은 AGN 간의 시각적 제트 열린 각도를 비교한다. γ선 빛나는 AGN는 γ선이 약한 소스보다 유의미하게 넓은 시각적 열린 각도(평균 25.7° ± 1.0°)를 가지며, 이는 더 작은 관측 각도를 의미한다. 내재된 열린 각도는 두 그룹 간에 유의미한 차이가 없으며, 이는 γ선 빛남이 상대론적 비스듬함에 의한 시선 방향에 의해 주도된다는 해석을 지지한다.

ABSTRACT

We have investigated the differences in apparent opening angles between the parsec-scale jets of the active galactic nuclei (AGN) detected by the Fermi Large Area Telescope (LAT) during its first 24 months of operations and those of non-LAT-detected AGN. We used 15.4 GHz VLBA observations of 215 sources from the 2 cm VLBA MOJAVE program. The apparent opening angles were determined by analyzing transverse jet profiles from the data in the image plane by using stacked images constructed from all available MOJAVE epochs for a given source. We confirm our earlier result based on the first three months of scientific operations of the LAT. The apparent opening angles of \gamma-ray bright AGN are preferentially larger than those of \gamma-ray weak sources, suggesting smaller viewing angles to the \gamma-ray bright AGN. Intrinsic opening angles for BL Lacs are wider than those in quasars.

연구 동기 및 목표

• γ선 빛나는 AGN가 γ선이 약한 AGN와 비교해 체계적으로 다른 시각적 제트 열린 각도를 가지는지 조사하기.
• 시각적 열린 각도의 차이가 투영 효과인지 또는 내재된 제트 성질 때문인지 결정하기.
• BL Lacs와 퀘이사 간의 내재된 열린 각도를 비교하고, 제트의 뭉치기와 관측 각도에 대한 함의를 평가하기.
• 관측된 시각적 각도와 도플러 인자값을 바탕으로 γ선 빛나는 및 약한 AGN의 관측 각도 분포를 시뮬레이션하기.

제안 방법

• 2011.0 이전의 모든 가용 MOJAVE 관측 자료를 기반으로 스택드 에포크 VLBA 이미지를 15 GHz에서 구성하여 신호 대 잡음비를 향상시키고 시간적 변동성 영향을 줄였다.
• 성분의 중앙 위치 각도의 중앙값을 사용해 제트 축 정렬 및 탈디컨볼루션된 FWHM 너비를 이용해 횡방향 제트 밀도 프로파일에서 시각적 열린 각도를 측정했다.
• 내재된 열린 각도는 αint = αapp × sin(θ) 공식을 사용하여 유도되었으며, 여기서 θ는 관측 각도이며, MOJAVE 및 Metsähovi 자료에서 확보한 도플러 인자와 제트 속도를 활용했다.
• 관측 각도는 αint = ρ / Γ 공식을 사용해 추정되었으며, ρ = 0.29 rad로 설정되었고, 관측된 시각적 각도 및 러닝 팩터 분포에 대한 일반화된 람다 분포 피팅을 통해 시뮬레이션되었다.
• 시각적 열린 각도와 내재된 열린 각도의 분포를 페르미 LAT 탐지된 소스와 탐지되지 않은 소스 간에 비교하기 위해 콜모고로프-스미르노프 검정을 사용했다.
• 빙글링이 뚜렷한 소스에서는 제트 경로선을 두 개의 직선으로 피팅하고, 피크가 4× 루즈 백색 잡음 이상인 슬라이스만 열린 각도 계산에 사용했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 γ선 빛나는 AGN는 γ선이 약한 AGN보다 체계적으로 더 큰 시각적 열린 각도를 가지는가? 이는 그들의 관측 기하학에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ2 시각적 열린 각도의 차이가 내재된 제트 성질 때문인지, 아니면 시선 방향에 의한 투영 효과 때문인가?
• RQ3 BL Lacs는 퀘이사보다 더 넓은 내재된 열린 각도를 가지는가? 이는 제트의 뭉치기와 러닝 팩터와 어떻게 관련되는가?
• RQ4 γ선 빛나는 AGN와 γ선이 약한 AGN의 관측 각도 통계 분포는 무엇이며, 이는 이론적 기대와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 γ선 빛남과 시각적 열린 각도 간의 관측된 상관관계는 상대론적 비스듬함만으로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• γ선 빛나는 AGN는 γ선이 약한 소스(19.6° ± 1.2°)에 비해 유의미하게 더 큰 평균 시각적 열린 각도(25.7° ± 1.0°)를 가지며, 콜모고로프-스미르노프 검정 p-값은 0.011이다.
• 시각적 열린 각도가 40°를 초과하는 모든 소스는 페르미 LAT 탐지된 소스이며, 넓은 시각적 열린 각도와 γ선 탐지 가능성 사이에 강한 상관관계가 있음을 시사한다.
• 내재된 열린 각도는 γ선 빛나는 AGN와 약한 AGN 간에 유의미한 차이가 없으며(p = 0.42), 이는 관측된 시각적 각도의 차이가 투영 효과에 기인한다는 것을 시사한다.
• BL Lacs는 평균 내재된 열린 각도 2.7° ± 0.2°를 가지며, 퀘이사(1.4° ± 0.1°)보다 유의미하게 넓다(p < 0.011), 이는 퀘이사의 제트 뭉치기가 더 우수하다는 것을 의미한다.
• 시뮬레이션 결과 γ선 빛나는 AGN의 중앙 관측 각도는 3°이며, γ선이 약한 AGN는 6°이다. 선형 시선으로부터 0.5° 이내에 제트를 관측할 확률은 0.71%이다.
• θ < αint/2 ≈ 0.5° 인 제트를 관측할 확률은 0.71%이며, 이는 162개의 LAT 탐지된 AGN 샘플에서 약 1.15개의 소스만 기대된다는 것을 의미한다.