[논문 리뷰] Thermal and Nonthermal Radio Galaxies

Robert Antonucci|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 04.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 라디오 은하에 대한 기본적인 이원론을 수립한다: 감지 가능한 열성 발광이 있는 경우(흡착 구동, 퀼라스 유사)와 비열성 제트 운동에너지가 지배하는 경우로 나뉜다. 특히 저강도 라디오 방출에서 그러한 경향이 두드러진다. 연구는 가장 빛나는 FRII, GPS, CSS 라디오 은하들만 숨겨진 퀼라스를 수반하며, 대부분의 저강도 소스는 비열성이며, 상당한 흡착 디스크나 넓은 선이 없는 것으로 결론 내린다.

ABSTRACT

Radio galaxies were discovered and mapped in the 1950s. The optical spectra showed little or no nuclear continuum light. Some also revealed powerful high ionization emission lines, while others showed at most weak low-ionization emission lines. Quasars were found in the 1960s, and their spectra were dominated by powerful continuum radiation which was subsequently identified with optically thick thermal radiation from copious accretion flows, as well as high ionization narrow emission lines, and powerful broad permitted lines. By the 1980s, data from optical polarization and statistics of the radio properties required that many radio galaxies contain hidden quasar nuclei, hidden from the line of sight by dusty, roughly toroidal gas distributions. The radio galaxies with hidden quasars are referred to as "thermal." Do all radio galaxies have powerful hidden quasars? We now know the answer using arguments based on radio, infrared, optical and X-ray properties. Near the top of the radio luminosity function, for FRII, GPS, and CSS galaxies, the answer is yes. Below the top of the radio luminosity function, many do not. At low radio luminosities, most do not. Instead these "nonthermal" weakly-accreting galaxies are powerful emitters of kinetic energy in the form of synchrotron jets. They generally have weak low-ionization lines. This applies to all types of radio galaxy, big FR II doubles, as well as the small young GigaHertz-Peaked-Spectrum and Compact Steep Spectrum sources. Only a few FR I sources are of the thermal type.

연구 동기 및 목표

• 다중 파장 성질을 바탕으로 열성과 비열성 라디오 은하 간의 구별을 명확히 하기.
• 모든 라디오 은하가 숨겨진 퀼라스를 수반하는가라는 오랫동안 남아있던 질문을 해결하기.
• 낮은 라디오 방출에서 비열성 라디오 은하가 지배함을 확립하기, 특히 FR I 및 저강도 FRII 소스에서 그러한 경향이 두드러지게 나타남.
• 비열성 소스의 흔함을 고려하여 AGN 통합 모델을 재평가하기.

제안 방법

• 넓은 샘플의 라디오 은하에 대해 라디오, 적외선, 가시광선, X선 데이터를 분석하기.
• 빅 블루 번프의 존재를 확인하기 위해 스펙트럼 에너지 분포를 사용하여 열성 흡착의 징후를 식별하기.
• 저이온화 대비 고이온화, 넓은 대비 좁은 선의 광학선 성질을 비교하여 숨겨진 넓은 선 영역의 유무를 추론하기.
• 통합 모델 원칙을 적용하여 소스를 유형 1(넓은 선) 또는 유형 2(좁은 선)로 분류하고, 특히 가려진 퀼라스에 초점을 맞추기.
• 컴프턴 두꺼운 흡수와 숨겨진 AGN를 탐지하기 위해 X선 및 적외선 진단법 평가하기.
• VLBI 및 대규모 라디오 구조를 활용하여 제트 성질과 제트 지배 피드백과의 일관성을 평가하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 통합 모델이 암시하는 바와 같이 모든 라디오 은하가 숨겨진 퀼라스를 수반하는가?
• RQ2 저강도 라디오 은하의 몇 퍼센트가 열성(흡착 구동) 방출을 보이며, 몇 퍼센트는 비열성(제트 지배) 방출을 보이는가?
• RQ3 라디오 방출 강도와 흡착 상태와 관련하여 라디오 은하의 스펙트럼 및 형태적 성질은 어떻게 상관되는가?
• RQ4 비열성 라디오 은하의 경우 얼마나 많은 비율이 감지 가능한 흡착 디스크나 넓은 선을 갖지 않는가?
• RQ5 열성에서 비열성 상태로의 전이가 에딩턴 비율 또는 흡착 모드와 관련이 있는가?

주요 결과

• 숨겨진 퀼라스를 수반하는 것은 오직 가장 라디오 강도가 높은 FRII, GPS, CSS 라디오 은하들(라디오 방출 함수의 상단 근처)에 국한된다.
• 저강도 라디오 방출에서 대부분의 라디오 은하는 비열성이며, 감지 가능한 빅 블루 번프나 넓은 선이 없다.
• FR I 소스는 주로 비열성이며, 소수의 예외를 제외하고는 열성 특성을 보인다.
• 대부분의 저이온화, 좁은 선 라디오 은하는 비열성이며, 열성 흡착 디스크와 넓은 선 영역를 모두 갖지 않는다.
• 열성에서 비열성으로의 전이가 약 ~0.01 L_Edd 이하의 강도에서 발생하며, 이는 ADAF 흡착 모델과 일치한다.
• 블라자르는 FR I 소스의 부모 집단이 아니며, 일부 BL Lacs에 FR II 유사 라디오 루프가 있는 것은 통합 모델과 모순되지 않는다.