[논문 리뷰] FIRST-based survey of Compact Steep Spectrum sources I. MERLIN images of arc-second scale objects

M. Kunert‐Bajraszewska, A. Marecki외 3명|ArXiv.org|2001. 12. 21.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 26인용 수 15

한 줄 요약

이 연구는 FIRST 설문조사를 통해 선별된 약한 Compact Steep Spectrum (CSS) 소스의 새로운 샘플을 분석하기 위해 1.6 및 5 GHz에서 고해상도 MERLIN 관측을 사용한다. 주요 발견은 이러한 약한 CSS 소스들이 FRII 유사한 형태를 보이며, 가장자리가 밝아진 로브와 한쪽 방향의 제트를 포함하고 있어, 이는 단순히 비추출된 FRII 소스의 정면 시야가 아니며, 오히려 FRII 유사한 형태로 진화하는 저광도, 청소년기의 별개의 소스 클래스임을 시사한다. 이는 CSS 진화 과정에서 광도-형태 상관관계에 대한 기존 가정을 도전한다.

ABSTRACT

Compact Steep Spectrum (CSS) sources are powerful extragalactic radio sources with angular dimensions of the order of a few arcseconds or less. Such a compactness is apparently linked to the youth of these objects. The majority of CSSs investigated so far have been known since the early 1980s. This paper is the first in a series where we report the results of an observational campaign targeted on a completely new sample of CSSs which are significantly weaker than those investigated before. The ultimate goal of that campaign is to find out how ``weak'' CSSs compare to ``strong'', classical ones, especially with regard to the morphologies. Here we present an analysis of morphological and physical properties of five relatively large sources based on MERLIN observations at 1.6 and 5 GHz.

연구 동기 및 목표

• 이전에 연구된 고전적 CSS 소스보다 훨씬 어두운 새로운 약한 Compact Steep Spectrum (CSS) 소스 샘플의 형태적 및 물리적 성질을 조사하기 위해.
• 이러한 약한 CSS 소스의 저라디오 광도가 최소한의 도플러 부스팅(즉, 정면 시야) 때문인지, 아니면 별개의 저광도 객체 클래스를 나타내는지 테스트하기 위해.
• 약한 CSS 소스가 FRI 또는 FRII 라디오 소스의 구조와 유사한지 평가하여, CSS 소원이 FRII 및 FRI 객체와 연결된 진화 모델을 시험하기 위해.
• 관측된 형태가 CSS 소원이 젊고 압축된 단계로서 Large Symmetric Objects (LSOs)로 진화하는 진화 모델을 지지하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 60개의 약한 CSS 소스 샘플에서 1.6 GHz 및 5 GHz에서 고해상도 MERLIN 간섭계 관측을 사용하여 아크초 규모의 구조를 이미징하기 위해.
• 이전 설문조사의 임계값 이하의 밀도를 가진 압축되고 경사진 스펙트럼을 가진 소스를 탐지하기 위해, 5.4 아크초 해상도를 가진 FIRST 설문조사(Faint Images of Radio Sky at Twenty)의 자료를 활용하여 소스를 선별하였다.
• 핵심-제트 구조, 이중 로브, 가장자리 밝아짐 등의 형태적 특징을 분석하여 소스를 FRII 유사 또는 FRI 유사로 분류하기 위해.
• 텍사스 카탈로그와 VLA 데이터에서 유도한 178 MHz에서 1.4 GHz 사이의 스펙트럼 기울기를 계산하여 광도를 추정하고 Fanaroff–Riley 체계에 따라 소스를 분류하기 위해.
• 적색편이 정보를 사용하여 고정된 라디오 광도를 계산하고, 1.4 GHz에서 FRI/FRII 광도 경계선과 비교하기 위해.
• 자기유사 진화 모델을 적용하여 관측된 형태와 광도가 FRII 또는 FRI 형태로의 지속적 진화와 일치하는지 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이 샘플의 저광도 CSS 소원들이 정면 시야에서 관측된 비추출된 객체인가, 아니면 천연적으로 약한 젊은 라디오 소원의 새로운 클래스인가?
• RQ2 이러한 약한 CSS 소원의 형태적 특징이 FRII 또는 FRI 라디오 소원의 특징과 유사한가, 특히 로브 형태와 제트 구조 측면에서?
• RQ3 이러한 약한 CSS 소원의 관측된 라디오 광도가 FRI 유형 소원의 후계자임을 일관되게 지지하는가, 아니면 오히려 FRII 유사 시스템으로 진화하는가?
• RQ4 이 소원들에서 관측된 가장자리 밝아진 로브와 한쪽 방향 제트는 CSS 소원이 젊고 압축된 FRII 소원의 형태임을 지지하는 진화 모델을 뒷받침하는가?
• RQ5 추정된 광도를 기반으로 Fanaroff–Riley 분류 체계를 이들 약한 CSS 소원에 적용할 수 있으며, 이 분류는 관측된 형태와 일치하는가?

주요 결과

• 다섯 개의 아크초 규모 CSS 소원은 FRII 유사 형태를 보이며, 가장자리가 밝아진 로브와 한쪽 방향의 코어-제트 구조를 포함하고 있어, 이는 단순히 비추출된 FRII 소원의 정면 시야가 아니라는 것을 시사한다.
• 소스 1201+394는 1.4 GHz에서 $1.2 \times 10^{26} h^{-2}\text{ W Hz}^{-1}$ 의 고정 라디오 광도를 가지며, FRI/FRII 경계선($\times 10^{24} h^{-2}\text{ W Hz}^{-1}$)을 훨씬 초월하여 FRII 소원으로서의 분류를 확인한다.
• 365 MHz에서 1.4 GHz 사이의 스펙트럼 기울기 $\beta = 0.78$ 과 1.4 GHz에서 4.85 GHz 사이의 $\beta = 0.85$ 는 경사진 스펙트럼 FRII 특성과 일치한다.
• 네 개의 중간 정도로 비추출된 소원들에서 반대 제트의 부재는 그 저광도가 최소한의 도플러 부스팅 때문이라는 설명을 배제하며, 이는 이들이 천연적으로 약한 소원임을 시사한다.
• 저광도, FRII 유사 형태, 비추출의 결합은 고전적 고광도 CSS 소원과 별개의 새로운 '약한' CSS 소원 클래스 존재를 지지한다.
• 결과는 약한 CSS 소원이 FRI 유형 소원의 후계자이기보다는 저광도 FRII 유사 시스템으로 진화할 가능성이 있음을 시사하며, 저광도 CSS 소원이 FRI의 후계자라는 가정을 도전한다.