[논문 리뷰] The Galactic Center radio jet

H. Falcke, K. Mannheim외 1명|arXiv (Cornell University)|1993. 08. 24.

Astrophysical Phenomena and Observations인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 은하중심의 밀집 소스인 Sgr A*의 전파 및 가까운 적외선 복사원인을 설명하기 위해 Blandford & Königl 유형의 제트 모델과 순환원판을 결합한 모델을 제안한다. 복사세기와 크기의 관측 제약 조건을 사용하여, 질량 순환률에 하한선(Ñ.M > 10^-8.5 M⊙/yr)을 확인하고, 제트의 에너지가 원판의 복사원과 유사한 수준임을 보여주며, 저순환률 시스템에서의 밀리미터파 초과 및 비열적 적외선 복사의 부재를 설명한다.

ABSTRACT

Recent observations of the radio and NIR source Sgr A* reinforce the interpretation of the Galactic Center as a scaled down version of an AGN. The discovery of an elongated structure at 43 GHz and increasing evidence for the presence of an accretion disk surrounding a Black Hole lead us to assume that both, an accretion disk and a jet, are present in the Galactic Center and are physically linked. We model the radio emission of Sgr A* successfully with a Blandford & K"onigl type jet and analyze the energetics of the coupled jet-disk system in Sgr A* where jet and disk are parametrized in terms of the accretion power. With this method we are able to confirm independently the lower limit of the Sgr A* accretion rate \dot M >> 10^-8.5 M_sun found previously. Moreover, using the limits imposed by observational data, we show that within such a jet-disk model, the total jet power Q_jet is of comparable order as the radiated disk luminosity L_disk. A jet model together with the assumption of an 10^6 M_sun Black Hole also qualitatively explains the submm excess and the lack of non-thermal IR radiation. The small size of the visible part of the jet (< 1 mas) is due to the low accretion rate of Sgr A*. <<>>

연구 동기 및 목표

• Sgr A*의 전파 및 가까운 적외선 복사원이 블랙홀에 연결된 제트-원판 시스템에서 기인함을 설명하기 위해.
• 제트 복사 모델링과 관측 제약 조건을 이용하여 Sgr A*의 질량 순환률을 결정하기 위해.
• 특히 제트의 에너지와 원판 복사원의 관계를 포함한 제트-원판 시스템의 에너지 균형을 평가하기 위해.
• Sgr A*에서 관측된 밀리미터파 초과와 비열적 적외선 복사의 부재를 설명하기 위해.
• 저순환률 조건 하에서의 압축된 제트 크기(<1 mas)의 물리적 기원을 이해하기 위해.

제안 방법

• 질량 순환력에 연결된 매개변수를 가진 Blandford & Königl 유형의 상대론적 제트를 사용하여 Sgr A*의 전파 복사 모델링.
• 제트와 순환원판을 모두 질량 순환 복사원을 기반으로 매개변수화하여 에너지 균형을 연결하기 위해.
• 관측 제약 조건(복사세기 및 각지름, 1 mas 이하)을 적용하여 모델 매개변수를 제한하기 위해.
• 연장된 구조를 관측한 43 GHz VLBI 관측 결과를 활용하여 제트의 특성과 기울기를 추론하기 위해.
• 예측된 제트 복사원과 관측된 원판 복사원을 비교하여 에너지 예산을 평가하기 위해.
• 모델이 밀리미터파 초과와 비열적 적외선 복사의 부재를 얼마나 잘 재현하는지 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제트-원판 모델은 Sgr A*의 관측된 전파 및 가까운 적외선 복사원을 설명할 수 있는가?
• RQ2 제트 복사와 관측 제약 조건을 바탕으로 Sgr A*의 질량 순환률에 대한 하한선은 무엇인가?
• RQ3 Sgr A* 시스템에서 제트의 에너지가 원판 복사원과 비교하여 어떻게 되는가?
• RQ4 왜 Sgr A*에서는 밀리미터파 초과가 관측되고 비열적 적외선 복사가 감지되지 않는가?
• RQ5 Sgr A*에서 관측 가능한 제트의 압축된 크기(1 mas 미만)를 설명하는 물리적 메커니즘은 무엇인가?

주요 결과

• Blandford & Königl 유형의 제트를 사용하여 모델이 Sgr A*의 관측 전파 복사원을 성공적으로 재현하였다.
• 질량 순환률가 10^-8.5 M⊙/년을 초과함을 확인하여 이전의 추정치를 독립적으로 확인하였다.
• 제트의 에너지(Q_jet)가 원판 복사원(L_disk)과 유사한 크기임을 발견하여 균형 잡힌 에너지 예산을 나타낸다.
• 관측 가능한 제트의 작은 각지름(<1 mas)은 낮은 질량 순환률로 인해 제트의 복사원과 길이가 감소하기 때문에 설명된다.
• 모델은 Sgr A*에서의 밀리미터파 초과와 비열적 적외선 복사의 부재를 정성적으로 설명할 수 있다.
• 10^6 M⊙의 블랙홀 질량 가정은 관측된 제트와 원판의 에너지 균형과 일치한다.