[논문 리뷰] Giant radio quasars: composite optical spectra

Agnieszka Kuźmicz, Sagar Sethi외 1명|arXiv (Cornell University)|2021. 09. 16.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 63인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 216개의 거대한 라디오 퀘이사(그리드)의 첫 번째 복합 광학 스펙트럼을 제시하며, 표준 퀘이사(αλ = −1.56)와 비교해 더 평탄하고 빨간색의 연속 스펙트럼 기울기(αλ = −1.25 ± 0.01)를 보이며, 이는 먼지 성질의 내재적 차이 또는 관측 방향 효과를 시사한다. 더 평탄한 스펙트럼은 더 높은 라디오 휘도와 더 큰 투영 선형 크기와 관련이 있으며, AGN 통합 모델의 방향에 따라 달라지는 효과를 지지한다.

ABSTRACT

We present the composite optical spectrum for the largest sample of giant radio quasars (GRQs). They represent a rare subclass of radio quasars due to their large projected linear sizes of radio structures, which exceed 0.7 Mpc. To construct the composite spectrum, we combined 216 GRQ's optical spectra from Sloan Digital Sky Survey (SDSS). As a result, we obtained the composite spectrum covering the wavelength range from 1400 {\AA} to 7000 {\AA}. We calculated the power-law spectral slope for GRQ's composite, obtaining $\alpha_{\lambda}=-1.25$ and compared it with that of the smaller-sized radio quasars, as well as with the quasar composite spectrum obtained for large sample of SDSS quasars. We obtained that the GRQ's continuum is flatter (redder) than the continuum of comparison quasar samples. We also show that the continuum slope depends on core and total radio luminosity at 1.4 GHz, being steeper for higher radio luminosity bin. Moreover, we found the flattening of the continuum with an increase of the projected linear size of radio quasar. We show that $\alpha_{\lambda}$ is orientation-dependent, being steeper for a higher radio core-to-lobe flux density ratio which is consistent with AGN unified model predictions. For two GRQs, we fit the spectral energy distribution using X-CIGALE code to compare the consistency of results obtained in the optical part of the electromagnetic spectrum with broad-band emission. The parameters obtained from the SED fitting confirmed the larger dust luminosity for the redder optical continuum.

연구 동기 및 목표

• 라디오 구조가 0.7 Mpc 이상인 희귀한 AGN인 거대한 라디오 퀘이사(GRQs)의 광학 연속 스펙트럼 특성을 조사하기 위해.
• GRQs를 더 작은 크기의 라디오 퀵사(SRQs)와 표준 퀘이사 복합 스펙트럼과 비교하여 고유한 스펙트럼 특징을 식별하기 위해.
• 연속 스펙트럼 기울기의 라디오 휘도, 소스 크기, 코어-엽 비율에 대한 의존성을 분석하여 AGN 통합 모델의 예측을 검증하기 위해.
• 다중파장 데이터를 활용한 두 GRQ의 SED 피팅을 통해 광학 연속 스펙트럼 결과의 타당성을 검증하기 위해.

제안 방법

• SDSS DR16 데이터를 사용하여 216개의 GRQ에서 복합 광학 스펙트럼을 구성하였으며, 은하간 먼지 흡수를 보정하고 고유 프레임으로 적색편이를 적용하였다.
• 발광선 오염을 최소화하기 위해 3600–3700 Å 범위로 스펙트럼를 정규화하였고, 전반적인 연속 스펙트럼 형상을 유지하기 위해 기하평균을 사용하였다.
• 저발광 영역(2210–2230 Å 및 4200–4230 Å)에 파wer-레인지 연속 스펙트럼(fν ∝ να)을 피팅하여 αλ 기울기를 유도하였다.
• 통계적 빈도 분석을 사용하여 1.4 GHz에서의 총 및 코어 라디오 휘도, 그리고 투영 선형 크기에 따른 αλ의 의존성을 분석하였다.
• X-CIGALE를 사용하여 두 GRQ의 SED 피팅을 수행하였으며, AGN, 먼지, 항성 및 이완성 방출 성분을 포함하였다.
• 모델 결과를 광학 연속 스펙트럼 기울기와 비교하여 먼지 휘도와 기울기 각도 효과의 일관성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거대한 라디오 퀘이사의 광학 연속 스펙트럼은 표준 퀘이사보다 더 평탄한가? 이는 먼지 또는 관측 방향 효과에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ2 GRQ의 광학 연속 스펙트럼 기울기(αλ)는 1.4 GHz에서의 총 및 코어 라디오 휘도와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 GRQ의 연속 스펙트럼 기울기는 라디오 구조의 투영 선형 크기에 따라 달라지며, 이는 소스 진화에 대해 어떤 시사점을 갖는가?
• RQ4 관측된 αλ 기울기는 AGN 통합 모델이 예측하는 방향에 따라 달라지는 효과와 일치하는가, 특히 코어-엽 복사 밀도 비율을 통해?
• RQ5 다중파장 데이터를 활용한 두 GRQ의 SED 피팅 결과는 더 높은 먼지 휘도가 관측된 더 빨간색 광학 연속 스펙트럼과 일치하는가?

주요 결과

• GRQ의 복합 광학 스펙트럼은 αλ = −1.25 ± 0.01의 더 평탄한 연속 스펙트럼 기울기를 보이며, 이는 SDSS 퀘이사 복합 스펙트럼(αλ = −1.56)보다 뚜렷하게 빨간색이다.
• 총 및 코어 라디오 휘도가 1.4 GHz에서 증가함에 따라 연속 스펙트럼 기울기가 점점 더 기울어지며(αλ가 더 음수), 이는 제트 생성과 적축 물리학 간의 관련성을 시사한다.
• 라디오 소스의 투영 선형 크기가 증가함에 따라 연속 스펙트럼 기울기가 평탄해지며, 이는 더 오래된 소스가 더 평탄한 스펙트럼을 갖는 스펙트럼 진화 모델과 일치한다.
• αλ 기울기는 관측 방향에 따라 달라지며, 더 높은 코어-엽 복사 밀도 비율을 가진 소스에서는 더 기울어진 기울기가 관측되어 AGN 통합 모델을 지지한다.
• J1429+3356와 J1609+5354 두 GRQ의 SED 피팅 결과, 더 빨간색 광학 연속 스펙트럼에 해당하는 더 높은 먼지 휘도(3.4×10³⁸ W 및 4.3×10³⁸ W)가 확인되었으며, 기울기 각도는 각각 18.8° 및 11.7°였다.
• SED 모델은 더 높은 코어-엽 비율이 더 작은 기울기 각도와 관련되어 있으며, 이는 얼굴을 향해 보는 관측 방향에서 더 평탄한 스펙트럼이 생성된다는 것과 일치한다.