[논문 리뷰] FIRST-based survey of Compact Steep Spectrum sources, II. MERLIN and VLA observations of Medium-sized Symmetric Objects

M. Kunert‐Bajraszewska, A. Marecki외 2명|ArXiv.org|2005. 05. 20.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 42인용 수 21

한 줄 요약

이 연구는 약한 Compact Steep Spectrum (CSS) 소스를 조사하여 일부 Medium-sized Symmetric Objects (MSOs)가 조기 중앙 엔진 활동 정지로 인해 조기에 '사라지거나 흐려지는' 방사선 소스일 수 있는지 테스트한다. 5 GHz, 4.9 GHz 및 1.7 GHz에서의 MERLIN 및 VLA 관측을 통해 저자들은 오직 하나의 소스인 1542+323만이 흐려지는 징후를 보이며, 이는 모든 MSOs가 대규모 구조로 진화하지는 않으며, 불안정한 공급으로 인한 짧은 활동 주기인 AGN 활동 모델을 지지함을 시사한다.

ABSTRACT

A new sample of candidate Compact Steep Spectrum (CSS) sources that are much weaker than the CSS source prototypes has been selected from the VLA FIRST catalogue. MERLIN `snapshot' observations of the sources at 5 GHz indicate that six of them have an FR II-like morphology, but are not edge-brightened as is normal for Medium-sized Symmetric Objects (MSOs) and FR IIs. Further observations of these six sources with the VLA at 4.9 GHz and MERLIN at 1.7 GHz, as well as subsequent full-track observations with MERLIN at 5 GHz of what appeared to be the two sources of greatest interest are presented. The results are discussed with reference to the established evolutionary model of CSS sources being young but in which not all of them evolve to become old objects with extended radio structures. A lack of stable fuelling in some of them may result in an early transition to a so-called coasting phase so that they fade away instead of growing to become large-scale objects. It is possible that one of the six sources (1542+323) could be labelled as a prematurely `dying' MSO or a `fader'.

연구 동기 및 목표

• 약한 Compact Steep Spectrum (CSS) 소스 중에서 일부가 조기 진화 단계에서 활동을 멈춘 '잔류' 또는 '흐려지는' MSOs일 수 있는지 테스트하기 위해 연구한다.
• CSOs에서 MSOs로, MSOs에서 LSOs로의 진화 순서가 저광도 소스에도 적용되는지, 아니면 일부 MSOs가 불안정한 공급으로 인해 조기에 흐려지는지 확인한다.
• 약한 MSOs의 관측된 형태와 스펙트럼 특성이 활동이 멈춘 후 방사선 방출이 흐려지는 '공차 단계' 모델과 일치하는지 조사한다.
• 낮은 질량의 초거대 브라운홀(SMBHs)에서 짧은 활동 주기(약 10^5년)를 예측하는 이론 모델의 타당성을 평가한다. 이는 압축되고 흐려지는 방사선 소스를 초래할 수 있다.

제안 방법

• 낮은 전력과 압축된 형태를 갖는 소스를 기준으로 VLA FIRST 목록에서 약한 CSS 소스의 샘플을 선별하였다.
• 5 GHz에서의 MERLIN 'snapshot' 관측을 통해 FR II 유사 이중 빔형 구조를 보이지만 가장자리 밝아짐이 없는 소스를 식별하여, 가능성이 있는 정지 상태를 확인하였다.
• 스펙트럼 지수 측정 및 스펙트럼 기울기 평가를 위해 4.9 GHz에서의 VLA 후속 관측 및 1.7 GHz에서의 MERLIN 관측을 수행하였다.
• 가장 유망한 두 소스에 대해 5 GHz에서의 전체 트랙 MERLIN 관측을 실시하여 동적 범위를 향상시키고 구조적 세부 정보를 해석하였다.
• 스펙트럼 연령 및 운동 연령 추정치를 사용하여 소스의 진화 상태를 평가하였다.
• 결과를 AGN 활동 주기 이론 모델과 방사선 빔의 '공차 단계' 모델과 비교하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 약한 MSOs 중에서 조기 중앙 엔진 활동 정지로 인해 조기에 '사라지거나 흐려지는' 방사선 소스로 식별될 수 있는가?
• RQ2 약한 MSOs의 스펙트럼 및 형태적 특성이 활동 종료 후 방사선 방출이 흐려지는 '공차 단계' 존재를 지지하는가?
• RQ3 불안정한 공급 또는 짧은 활동 주기로 인해 일부 MSOs가 대규모 구조로 진화하지 않는다는 증거가 있는가?
• RQ4 관측된 소스의 특성은 낮은 질량의 SMBHs와 관련된 짧은 활동 주기 이론 모델로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• MERLIN 5-GHz 스퍼지 관측을 통해 식별된 6개의 약한 MSO 후보 중 오직 하나인 1542+323만이 '흐려지는' 또는 조기에 사라지는 방사선 소스와 일치하는 형태적 및 스펙트럼적 특성을 보였다.
• 1542+323은 기울린 스펙트럼을 보이며 가장자리 밝아짐이 없어, 활동이 멈춘 후 공차 단계에 있을 가능성이 있음을 시사한다.
• 샘플 내 나머지 다섯 소스는 스펙트럼 기울기나 구조적 붕괴의 징후가 없어 계속되거나 최근에 활동이 있었음을 시사한다.
• FR II 유사 형태에도 불구하고 6개의 소스 모두에서 가장자리 밝아짐이 없어, 정지 상태에 있거나 조기 활동 종료를 겪었을 가능성이 있다.
• 결과는 낮은 질량의 SMBHs(약 10^8 M☉)에서 짧은 활동 주기(약 ~10^5년)가 발생할 수 있으며, 이는 압축되고 흐려지는 방사선 소스를 초래할 수 있음을 지지하는 이론 모델을 지지한다.
• 이 연구는 모든 MSOs가 대규모 구조로 진화하지는 않으며, 일부는 불안정한 공급으로 인해 조기에 흐려질 수 있음을 관측적으로 입증하며, Readhead 등(1996)의 진화 순서가 항상 적용된다고 보장할 수 없음을 도전한다.