[논문 리뷰] TANAMI - Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry

Cornelia Müller, M. Kadler외 18명|arXiv (Cornell University)|2010. 01. 18.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

TANAMI는 호주 LBA와 남반구 안테나를 사용하여 약 2개월 간격으로 8.4 GHz 및 22 GHz에서 남반구 블라자르의 파섹 스케일 제트를 VLBI 모니터링하는 프로그램이다. 고해상도 이미지와 스펙트럼 정보를 제공하여 제트 운동학, 도플러 인자 및 γ선 플레어와의 연관성을 연구할 수 있으며, 주요 결과로는 初기 소스의 28%에서 라디오와 γ선 활동 간 강한 상관관계를 확인했고, γ선 및 라디오 브라이트 AGN의 수가 점차 증가하는 75개의 샘플을 확보하였다.

ABSTRACT

We present a summary of the observation strategy of TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry), a monitoring program to study the parsec-scale structure and dynamics of relativistic jets in active galactic nuclei (AGN) of the Southern Hemisphere with the Australian Long Baseline Array (LBA) and the trans-oceanic antennas Hartebeesthoek, TIGO, and O'Higgins. TANAMI is focusing on extragalactic sources south of -30 degrees declination with observations at 8.4 GHz and 22 GHz every ~2 months at milliarcsecond resolution. The initial TANAMI sample of 43 sources has been defined before the launch of the Fermi Gamma Ray Space Telescope to include the most promising candidates for bright gamma-ray emission to be detected with its Large Area Telescope (LAT). Since November 2008, we have been adding new sources to the sample, which now includes all known radio- and gamma-ray bright AGN of the Southern Hemisphere. The combination of VLBI and gamma-ray observations is crucial to understand the broadband emission characteristics of AGN and the nature of relativistic jets.

연구 동기 및 목표

• 남반구에 있는 활성은하핵(AGN)의 파섹 스케일 구조와 제트 역학을 연구하기 위해.
• Fermi-LAT와의 다파장 상관관계를 가능하게 하기 위해 남반구 AGN에 대한 장기적·고빈도의 VLBI 모니터링 캠프인을 구축하기 위해.
• 라디오 광도 및 스펙트럼 선택을 통해 가장 유망한 γ선 브라이트 AGN 후보를 식별하고 특성화하기 위해.
• 다에포크, 双주파수 VLBI 관측을 통해 제트 운동학, 도플러 인자 및 고에너지 방출 기원을 이해하기 위해 향상시키기 위해.
• 북반구 VLBI 프로그램(예: MOJAVE)과의 보완을 통해 AGN 제트 행동을 포괄적으로 이해하기 위해.

제안 방법

• 호주 장기기지배열(LBA)과 횡양식 안테나(Hartebeesthoek, TIGO, O’Higgins)를 사용하여 8.4 GHz(X밴드) 및 22 GHz(K밴드)에서 약 2개월 간격으로 VLBI 관측을 수행한다.
• 자연가중법을 적용하여 밀리초각 해상도를 확보하고 동적 범위가 넓은 이미지를 생성함으로써 내부 제트 구조를 해상도를 높여 분석한다.
• 라디오 제한 샘플을 정의하기 위해 광도 및 스펙트럼 지수 선택(S5 GHz > 2 Jy, α > -0.5)을 시행한다.
• CGRO/EGRET 및 이후의 Fermi-LAT에서 선별한 γ선 선택 소스를 통합하여 알려진 및 후보 γ선 브라이트 블라자르를 대상으로 한다.
• 표준 VLBI 캘리브레이션 및 자기캘리브레이션 기법을 사용하여 데이터 감소 및 이미징을 수행함으로써 위상 안정성과 동적 범위를 확보한다.
• TANAMI의 라디오 결과를 Fermi-LAT의 동시 γ선 광도곡선과 결합하여 제트 성분의 방출과 플레어 활동 간의 상관관계를 조사한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 남반구 블라자르에서 초광속 제트 성분의 방출과 γ선 플레어 사이의 관계는 어떠한가?
• RQ2 도플러 인자와 제트 기울기 각도는 관측된 γ선 광도 및 변동성과 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ3 파섹 스케일 제트 형태와 밝기 온도는 γ선 방출 특성과 어느 정도 상관관계가 있는가?
• RQ4 남반구의 퀘이사, BL Lacs, 라디오 은하 간에 제트의 운동학적 및 스펙트럼 특성은 어떻게 다를까?
• RQ5 이중주파수(8.4/22 GHz) VLBI 관측은 제트 성분의 밝기 온도 및 도플러 인자 추정 정확도를 향상시킬 수 있는가?

주요 결과

• 초기 TANAMI 소스 43개 중 12개(28%)가 운영 후 3개월 이내에 Fermi-LAT에 의해 밝은 γ선 소스로 확인되어 샘플 선별 전략의 타당성을 입증하였다.
• 확장된 TANAMI 샘플은 이제 75개의 소스를 포함하고 있으며, 남반구에 있는 모든 알려진 라디오 및 γ선 브라이트 AGN를 포함하고 있으며, 초도 Fermi-LAT 제1소스목록에서 10개가 신규 추가되었다.
• 22 GHz에서의 이미지 분석은 핵심 부근에 더 가까운 제트 형태를 드러내어 내부 제트 영역의 밀집하고 고밝太湖도 성분을 세밀하게 연구할 수 있게 하였다.
• 확장된 샘플의 적색편이 분포는 퀘이사의 경우 z ≈ 1.3에 피크를 보이며, BL Lacs 및 은하의 경우 z < 0.4에 집중되어 있으며, 이는 Fermi-LAT가 관측한 밝은 γ선 AGN의 분포와 일치한다.
• 이 프로그램은 현재까지 남반구 간성외 제트에 대해 가장 세밀한 밀리초각 해상도의 라디오 이미지를 제공하였으며, 많은 소스에 대해 이전에 발표된 연구보다 크게 향상되었다.
• TANAMI와 Fermi-LAT의 동시 라디오 및 γ선 데이터는 제트 방출 메커니즘과 플레어 행동을 이해하는 데 필수적인 근접 동시 다파장 연구를 가능하게 하였다.