[논문 리뷰] HI absorption in 3C 49 and 3C 268.3. Probing the environment of Compact Steep Spectrum and GHz Peaked Spectrum sources

Á. Labiano, René Vermeulen외 5명|University of Groningen research database (University of Groningen / Centre for Information Technology)|2005. 10. 19.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 28인용 수 20

한 줄 요약

이 연구는 고해상도 유럽 VLBI 네트워크 UHF 대역 스펙트럼 선 관측을 사용하여 3C~49의 서쪽 루프와 3C~268.3의 북쪽 루프에서 적색편이된 21 cm H i 흡수를 탐지하였으며, 이 흡수를 광학적 발광선 영역과 연관된 밀도가 높은 원자성 가스 구름과 연결지었다. 결과는 밀도가 높은 간성간성가스 구름과 비대칭적으로 상호작용하는 콤팩트 스키프 스펙트럼 소스가 충격에 의해 유도되는 확산과 파라데이 분극소실을 통해 루프 비대칭성을 유도하는 모델을 지지한다.

ABSTRACT

We present and discuss European VLBI Network UHF band spectral line observations, made to localise the redshifted 21cm HI absorption known to occur in the subgalactic sized compact steep spectrum galaxies 3C 49 and 3C 268.3. We have detected HI absorption towards the western radio lobe of 3C 49 and the northern lobe of 3C 268.3. However, we cannot rule out the presence of similar amounts of HI towards the opposite and much fainter lobes. The radio lobes with detected HI absorption (1) are brighter and closer to the core than the opposite lobes; (2) are depolarized; and (3) are associated with optical emission line gas. The association between the HI absorption and the emission line gas, supports the hypothesis that the HI absorption is produced in the atomic cores of the emission line clouds. Our results are consistent with a picture in which compact steep spectrum sources interact with clouds of dense gas as they propagate through their host galaxy. We suggest that the asymmetries in the radio and optical emission can be due to interaction of a two sided radio source with an asymmetric distribution of dense clouds in their environment.

연구 동기 및 목표

• 고해상도 스펙트럼 선 관측을 통해 콤팩트 스키프 스펙트럼(CSS) 및 GHz 피크 스펙트럼(GPS) 소스인 3C~49와 3C~268.3에서 적색편이된 21 cm H i 흡수의 국소화를 수행한다.
• 이 소스들에서 H i 흡수, 라디오 루프 형상, 광학적 발광선 가스 간의 공간적 관계를 조사한다.
• 라디오 및 광학적 발광이 비대칭적으로 나타나는 이유가 주로 은하의 주변 밀도가 높은 가스 구름과의 비대칭적 상호작용 때문이라는 가설을 검증한다.
• H i 흡수가 더 밝고 가까운 루프에만 국한되어 있는지, 아니면 더 흐린 더 먼 루프에도 존재할 수 있는지 확인한다.
• 밀도가 높은 가스 구름이 콤팩트 라디오 소스의 운동학적 성질과 분극 성질을 어떻게 결정짓는지 평가한다.

제안 방법

• 800–1300 MHz 대역에서 유럽 VLBI 네트워크(EVN)를 사용해 3C~49(z=0.6207)와 3C~268.3(z=0.37116)에서 적색편이된 21 cm H i 흡수를 탐지하기 위해 UHF 대역 스펙트럼 선 관측을 수행하였다.
• 데이터 처리 중 기기적 및 대기적 영향을 보정하기 위해 3C~84, 3C~286, 3C~454.3를 보정 기준으로 사용하였다.
• AIPS와 DIFMAP 소프트웨어를 사용해 프리징 피팅, 스펙트럼 전달 함수 보정, 감도 보정, 이미징, 클리닝 및 자기보정을 수행하였다.
• 고해상도 연속스펙트럼 이미지를 제작하고, 라디오 루프의 특정 구조물에 대해 스펙트럼을 추출하여 H i 흡수 성분의 국소화를 수행하였다.
• 특히 3C~268.3에서의 분극소실 효과를 평가하기 위해 왼쪽 및 오른쪽 원형, 선형 분극 성질을 분석하였다.
• HST 데이터로부터의 광학적 발광선 가스와의 공간 분포를 비교하여 공존성 및 물리적 연관성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 H i 흡수는 3C~49와 3C~268.3에서 특정 라디오 루프에 공간적으로 국한되어 있는가? 만약 그렇다면 어느 루프인가?
• RQ2 H i 흡수와 라디오 루프의 형상, 밝기, 분극 성질 간의 관계는 무엇인가?
• RQ3 이 소스들에서 H i 흡수와 광학적 발광선 가스의 공간 분포는 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ4 관측된 라디오 및 광학적 발광의 비대칭성은 밀도가 높은 가스 구름과의 비대칭적 상호작용으로 설명될 수 있는가?
• RQ5 관측된 H i 흡수 성질은 라디오 루프에서 충격에 의해 유도된 가스 운동에 더 부합하는가, 아니면 비출 효과에 더 부합하는가?

주요 결과

• 3C~49의 서쪽 라디오 루프에서 H i 흡수를 탐지하였으며, 이 루프는 동쪽 루프보다 4.5배 더 밝고 핵심으로부터 약 3배 더 가까이 있다.
• 3C~268.3의 북쪽 라디오 루프에서 H i 흡수를 탐지하였으며, 이 루프는 남쪽 루프보다 22배 더 밝고 핵심으로부터 약 3배 더 가까이 있다.
• H i 흡수를 관측한 라디오 루프는 반대편 루프보다 더 강하게 분극소실되어 있으며, 특히 3C~268.3에서 밀도가 높은 가스에 의한 파라데이 스크린 효과와 일치한다.
• H i 흡수 영역은 광학적 발광선 가스와 공간적으로 연관되어 있어, 흡수가 발광선 가스의 원자성 핵심에서 기인한다고 보여준다.
• 관측된 라디오 밝기, 루프의 핵심으로부터의 거리, 분극 성질의 비대칭성은 라디오 소스와 비대칭적으로 분포된 밀도가 높은 가스 구름 간의 한쪽 방향 상호작용과 일치한다.
• 더 흐린 더 먼 루프에 H i 흡수가 존재할 가능성은 배제하지 않지만, 탐지되지 않은 것은 그 곳에서 기저의 열량 밀도가 낮거나 운동학적 특성이 다를 가능성을 시사한다.