[논문 리뷰] The ATESP 5 GHz radio survey.III 4.8, 8.6 and 19 GHz follow-up observations of radio galaxies

I. Prandoni, H. R. de Ruiter외 4명|arXiv (Cornell University)|2010. 01. 01.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 47인용 수 16

한 줄 요약

이 연구는 ATESP 5 GHz 설문 조사에서 유래한 26개의 1mJy 미만의 은하에 대해 4.8, 8.6, 및 19 GHz에서의 다중 주파수 비동기적 ATCA 관측을 수행하여 저광도 AGN의 성격을 조사한다. 전파 스펙트럼은 평탄하거나 역전된 스펙트럼을 보이며 제트 지배 시스템임을 시사하며, 순수한 ADAF 모델은 배제되지만 ADAF+제트 시나리오는 허용된다. 결과적으로 이러한 소스들은 FRII 전파 은하의 저광도 대응체로 간주되며, 특히 평탄한 스펙트럼을 보이는 소형 소스들 중에는 저전력 BL Lacs 또는 은폐된 전파-침묵형 퀘이사의 집단이 존재할 가능성이 있다.

ABSTRACT

Aims. Physical and evolutionary properties of the sub-mJy radio population are not entirely known. The radio/optical analysis of the ATESP 5 GHz sample has revealed a significant class of compact flat/inverted radio-spectrum sources associated to early-type galaxies up to redshift 2. Such sources are most plausibly triggered by an AGN, but their observational properties are not entirely consistent with those of standard radio galaxy populations. In the present work we aim at a better understanding of the radio spectra of such sources and ultimately of the nature of AGNs at sub-mJy flux levels. In particular we are interested in assessing whether the AGN component of the sub-mJy population is more related to efficiently accreting systems – like radio-intermediate/quiet quasars – or to systems with low accretion rates – like e.g. FRI radio galaxies – or to low radiative efficiency accretion flows – like e.g. ADAF.
 Methods. We used the ATCA to get multi-frequency (4.8, 8.6 and 19 GHz) quasi-simultaneous observations for a representative sub-sample of ATESP radio sources associated with early-type galaxies (26 objects with S>0.6 mJy). This can give us insight into the accretion/radiative mechanism that is at work, since different regimes display different spectral signatures in the radio domain.
 Results. From the analysis of the radio spectra, we find that our sources are most probably jet-dominated systems. ADAF models are ruled out by the high frequency data, while ADAF+jet scenarios are still consistent with flat/moderately inverted-spectrum sources, but are not required to explain the data. We compared our sample with high ( GHz) frequency selected surveys, finding spectral properties very similar to the ones of much brighter (S>500 mJy) radio galaxies extracted from the Massardi et al.  (2008) sample. Linear sizes of ATESP 5 GHz sources associated with early type galaxies are also often consistent with the ones of brighter B2 and 3C radio galaxies, with possibly a very compact component that could be associated at least in part to (obscured) radio-quiet quasar-like objects and/or low power BL Lacs.

연구 동기 및 목표

• 초기형 은하와 연관된 1mJy 이하의 전파 소스를 구동하는 물질 붕괴 및 복사 메커니즘을 이해하기 위해.
• 1mJy 소스 집단 내 AGN 성분이 고흡입 시스템(예: 전파 중간/침묵형 퀘이사)과 관련이 있는지, 또는 저흡입 시스템(예: FRI 전파 은하 또는 ADAF 모델)과 관련이 있는지 규명하기 위해.
• 낮은 복사 효율성 흡입 유동(예: ADAF/ADIOS)이 관측된 전파 스펙트럼을 어떻게 형성하는지 평가하기 위해.
• 은폐된 전파-침묵형 퀘이사 또는 저전력 BL Lacs일 수 있는 소형, 핵 중심 집중 소스의 존재를 조사하기 위해.

제안 방법

• ATCA를 사용하여 ATESP 소스 중 대표적인 26개에 대해 4.8, 8.6, 및 19 GHz에서 비동기적 관측을 수행하였으며, S > 0.6 mJy 조건을 충족한다.
• 기존의 1.4 및 5 GHz ATESP 데이터와 새로운 데이터를 융합하여 1.4–19 GHz 범위의 완전한 스펙트럼 에너지 분포를 구성하였다.
• 전파 스펙트럼 기울기(α, S ∝ ν^α)를 분석하여 광학적으로 얇은(α ≈ -0.7) 및 광학적으로 두꺼운(α > -0.5) 방출 성분을 구별하였다.
• 기존의 알려진 집단(B2, 3C, 전파-침묵형 퀘이사)과의 스펙트럼 형태 및 소스 크기 비교를 통해 소스 유형과 진화 상태를 추론하였다.
• 관측된 스펙트럼이 순수한 ADAF, ADAF+제트, 제트 지배 시냅트론 방출과 같은 이론 모델과 얼마나 일치하는지 평가하였다.
• 해당 소스들이 해상도가 높지 않은 상태에서 관측된 상한선을 이용해 소형, 핵 중심 집중 시스템의 존재 여부를 제약하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ATESP 샘플 내 평탄하거나 역전된 스펙트럼을 보이는 소형 전파 소스들이 순수한 ADAF 흡입 모델과 일치하는가?
• RQ2 다중 주파수 전파 스펙트럼은 관측된 방출의 기원이 열적 또는 ADAF 지배적일 것이 아니라 제트 지배적일 가능성이 있는가?
• RQ3 이러한 1mJy 이하 소스들의 스펙트럼 및 크기 특성은 저광도 FRII 전파 은하 또는 소형, 은폐된 퀘이사 유사체와 일치하는가?
• RQ4 소형, 평탄한 스펙트럼 소스들 중에서 저전력 BL Lacs 또는 전파-침묵형 퀘이사의 집단이 존재하는 증거가 있는가?
• RQ5 이 소스들의 크기-광도 관계는 더 밝은 전파 은하(B2, 3C) 및 전파-침묵형 퀘이사들과 비교해 어떻게 다를까?

주요 결과

• 26개 소스의 전파 스펙트럼은 제트 지배 방출에 의해 가장 잘 설명되며, 평탄하거나 역전된 스펙트럼은 제트 기저에서 광학적으로 두꺼운 방출을 나타내고, 더 기울어진 스펙트럼은 광학적으로 얇은 시냅트론 방출을 나타낸다.
• 순수한 ADAF 모델은 고주파수(19 GHz) 데이터로 인해 배제된다. 이 데이터는 ADAF 방출이 기대하는 날카로운 저주파수 스펙트럼 전환과는 일치하지 않는 유의미한 복사 밀도를 보여준다.
• ADAF+제트 시나리오는 평탄하거나 중간 정도로 역전된 스펙트럼 소스들에 대해 관측 데이터와 일치하지만, 관측 결과를 설명하기 위해 반드시 필요로 하지는 않는다.
• ATESP 소스의 스펙트럼 특성은 Massardi 등(2008)의 샘플에서 관측된 훨씬 더 밝은(S > 500 mJy) 전파 은하들과 매우 유사하여, ATESP 소스들이 FRII 전파 은하의 저광도 대응체임을 시사한다.
• 크기가 10 kpc 미만인 소수의 소스들(≤ 6%의 비율, 유리한 시야각을 가정할 경우)은 전파-침묵형 퀘이사 또는 저전력 BL Lacs와 일치하는 크기 특성을 보이며, 이는 소형 소스의 수가 적다는 점을 감안할 때 유의미한 결과이다.
• ATESP 샘플의 크기-광도 관계는 B2 및 3C 전파 은하의 그것과 일치하며, FRII의 크기-광도 관계가 더 낮은 광도 영역까지 연장됨을 보여준다.