[논문 리뷰] The HST view of the FR I / FR II dichotomy

M. Chiaberge, A. Capetti외 1명|arXiv (Cornell University)|2000. 02. 01.

Magnetic confinement fusion research인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 허블 우주望遠鏡 영상 자료를 활용하여 FR I/FR II 전파은하 이분법을 조사하며, FR II 은하들이 균일한 집단이 아님을 밝혀낸다. 대신 핵성질—특히 가시광선 핵광도 및 스펙트럼 유형—은 전파 구조와 복잡한 관계를 보이며, 기존의 통합 모델에 도전한다. 주요 결과는 최소 30퍼센트의 FR II 은하가 FR I 유사 핵을 지니며, 이는 BL Lac 객체의 기울어진 대응체일 수 있음을 시사한다.

ABSTRACT

In order to explore how the FR I / FR II dichotomy is related to the nuclear properties of radio galaxies, we studied a complete sample of 26 nearby FR II radio galaxies using Hubble Space Telescope (HST) images and compared them with a sample of FR I previously analyzed. FR I nuclei lie in the radio-optical luminosity plane along a tight linear correlation, which argues for a common synchrotron origin. FR II show a more complex behavior, which is however clearly related to their optical spectral classification. Broad line FR II radio galaxies (BLRG) are located overall well above the FR I correlation, suggesting that a contribution from thermal (disc) emission is present. Three narrow line (NLRG) and one weak line radio galaxy (WLRG), in which no nuclear source is seen, can be interpreted as the obscured counter-parts of BLRG, in agreement with the current unification schemes. Conversely, in 5 sources of the sample, all of them NLRG or WLRG, optical cores are located on the same correlation defined by FR I and with similar radio and optical luminosities. This suggests that, in analogy to FR I, the emission is dominated by synchrotron radiation and represents the optical counter-part of the non-thermal radio cores. Interestingly, all these galaxies are located in clusters, an environment typical of FR I. These results imply that, at least at low redshifts, the FR II population is not homogeneous. Furthermore, the traditional dichotomy between edge darkened and brightened radio morphology is not univocally connected with the innermost nuclear structure, as we find FR~II with FR I-like nuclei and this has interesting bearings from the point of view of the AGN unified models.

연구 동기 및 목표

• 전파 구조(즉, FR I 대비 FR II)와 은하 핵 성질 간의 관계를 조사하기 위해.
• FR I/FR II 이분법이 중심 엔진의 내재적 차이 또는 가림 현상과 관련이 있는지 테스트하기 위해.
• 광학 및 전파 핵광도를 분석하여 전파강한 AGN의 전통적 통합 모델의 타당성을 평가하기 위해.
• FR I 유사 핵을 지닌 FR II 은하가 별개의 클래스인지 아니면 BL Lac의 기울어진 유사체인지 결정하기 위해.

제안 방법

• 적색이동 z < 0.1 인 3C 목록에 속한 26개의 근접한 FR II 전파은하에 대해 허블 우주망원경(HST) 영상을 확보하였다.
• HST 자료에서 광학 핵광도를 측정하고 178 MHz에서의 전파 핵광도와 비교하였다.
• 전파 핵광도 대비 광학 핵광도를 그려서 상관관계 및 FR I 상관관계에서의 이탈 여부를 확인하였다.
• 광학 스펙트럼 유형(넓은선, 좁은선, 약한선)으로 분류하여 핵 성질과 형태 간의 관련성을 분석하였다.
• 감지 한계 및 상한값을 사용하여 가림 물질의 커버링 분율과 토러스 개구각을 추정하였다.
• FR I 유사 핵을 지닌 소스의 환경적 맥락(예: 은하단 소속)을 분석하여 환경적 영향을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 FR I/FR II 이분법은 핵 성질의 차이보다 환경적 요인에 의해 주로 이끌리는가?
• RQ2 FR I 유사 광학 핵을 지닌 FR II 은하들은 별개의 클래스인지 아니면 BL Lac의 기울어진 대응체인가?
• RQ3 넓은선 방출선의 존재는 FR II 은하에서 광학 핵광도 및 전파 핵광도와 어떻게 관련되는가?
• RQ4 FR II 소스의 광학 핵 성질을 고려할 때, 전통적인 전파강한 AGN의 통합 모델은 어느 정도 유효한가?
• RQ5 전파-광학 광도 평면에서 관측된 FR I 및 FR II 간의 분리가 연속적인가 아니면 이산적인가?

주요 결과

• 넓은선을 지닌 FR II 은하(BLRG)는 FR I 전파-광학 광도 상관관계를 크게 초월하는 광학 핵광도를 보이며, 이는 열성 발광(적축판 방출)의 기여가 크다는 것을 시사한다.
• 감지되지 않는 광학 핵을 지닌 3개의 좁은선 및 1개의 약한선 FR II 은하는 BLRG의 가림된 대응체로 해석되며, 이는 통합 체계와 일치한다.
• 좌절선 또는 약한선으로 분류된 5개의 FR II 은하는 FR I 은하의 것과 유사한 전파 및 광학 광도를 지닌 광학 핵을 지니며, 이는 동기복사 기원일 가능성이 높다.
• FR I 유사 핵을 지닌 모든 5개의 FR II 은하는 은하단 내에 위치해 있다—이는 FR I 은하가 일반적으로 관찰되는 환경이며, 이는 환경이 전파 구조에 영향을 줄 수 있음을 암시한다.
• FR II 은하에서 가림 물질의 커버링 분율은 약 54퍼센트 이하이며, 이는 토러스 개구각 약 63도를 의미한다. 이는 고적색이동 3CR 퀘이사에서 관측된 45도 기준과 일치하지 않으며, 이는 이론적 기준과의 불일치를 시사한다.
• 결과적으로 모든 FR II 은하가 전파강한 퀘이사의 부모 집단이라는 개념을 도전하며, FR I 유사 핵을 지닌 FR II 은하가 기울어진 BL Lacs일 수 있음을 제기한다.