[논문 리뷰] X-ray emission from GPS/CSS sources

Aneta Siemiginowska, Thomas L. Aldcroft외 4명|ArXiv.org|2003. 06. 13.

Astrophysical Phenomena and Observations참고 문헌 13인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 첫 번째로 캔다라 X선 우주망원경를 이용하여 두 개의 GPS 퀘이사, PKS 1127-145와 B2 0738+393에서 확장된 X선 제트를 탐지하였으며, 핵심으로부터 최대 330 h₅₀⁻¹ kpc까지 연장된다. 연구 결과는 상대론적 플라즈마에서 유래한 X선 방출이 큰 거리에서도 지속됨을 시사하며, 10개의 소스 중 6개에서 본질적 흡수를 관측하여 제트의 봉쇄와 간헐적인 활동 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

The high spatial resolution of the Chandra X-ray Observatory allows us to study the environment of GPS/CSS sources to within an arcsec of the strong compact core. We present the discovery of X-ray jets in two GPS quasars, PKS1127-145 and B2 0738+393, indicating that X-ray emission associated with the relativistic plasma is present at large distances from the GPS nucleus. We also discuss first results from Chandra observations of our GPS/CSS sample. We find that 6 out of 10 sources show intrinsic absorption at a level which may be sufficient to confine the GPS source.

연구 동기 및 목표

• 칸다라의 고해상도를 활용하여 GPS/CSS 소스에 대한 첫 체계적 X선 연구를 수행하기 위해.
• GPS/CSS 소스에서 X선 방출의 기원을 조사하고, 상대론적 제트 또는 주변 환경과의 연관성을 규명하기 위해.
• 본질적 흡수가 존재하는지 평가하고, 이들이 이러한 밀집 소스에서 방사선을 방출하는 플라즈마를 봉쇄할 수 있는지 평가하기 위해.
• X선 구조와 방출 메커니즘을 조사하여 GPS/CSS 소스와 대규모 라디오 은하 간의 진화적 연관성을 탐색하기 위해.

제안 방법

• 10개의 GPS/CSS 소스에 대해 깊은 칸다라 ACIS-S 관측을 수행하였으며, 탐지되지 않은 소스에 대해서는 5 ksec 노출을 통해 X선 광도를 추정하였다.
• CIAO 2.2 소프트웨어를 사용하여 X선 데이터를 분석하여 소스 광도, 스펙트럼 지수 및 흡수 열두를 추출하였다.
• 흡수 단면적은 Morrison & McCammon (1983) 및 Wilms et al. (2000)의 자료를 사용하여 X선 방출을 흡수된 파wer-라우드 모델로 모델링: F(E) = A × E⁻ᵞ × exp[−N_Hσ(E) − N_H^{z_abs}σ(E(1+z))].
• X선 제트 형태와 VLA 라디오 맵을 비교하여 X선 및 라디오 구조 간의 공간적 상관관계를 확인하였다.
• X선 광도와 흡수 열두를 사용하여 흡수 매질 내 전자 밀도를 추정하고 봉쇄 가능성을 평가하였다.
• 제트 방출 모델을 평가하여 열적, 동기방출 및 SSC 방출 메커니즘을 배제하고, CMB 광자와의 역역산산란(EIC/CMB)이 가장 적합한 것으로 판단하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 GPS 퀘이사는 핵심으로부터 멀리 떨어진 상대론적 플라즈마를 추적하는 확장된 X선 제트를 갖는가?
• RQ2 GPS 소스에서 X선 방출은 상대론적 전자에 의한 CMB 광자와의 역역산산란과 일치하는가?
• RQ3 GPS/CSS 소스에서 방사선을 방출하는 플라즈마를 봉쇄할 정도로 충분한 본질적 흡수가 존재하는가?
• RQ4 X선 관측을 통해 GPS 소스에서 지속적인 제트 활동과 간헐적인 활동을 구별할 수 있는가?
• RQ5 GPS 소스에서 X선 및 라디오 구조가 일치하는가? 이는 방출의 공통 기원을 시사하는가?

주요 결과

• X선 제트는 두 개의 GPS 퀘이사—PKS 1127-145와 B2 0738+393—에서 탐지되었으며, 핵심으로부터 최대 약 330 h₅₀⁻¹ kpc까지 연장된다.
• PKS 1127-145의 X선 제트는 약 30 arcsec(적색편이 z=1.187에서 330 h₅₀⁻¹ kpc)를 차지하며, 핵심 대비 고리 강도 비율은 약 1:450이다.
• B2 0738+393에서는 핵심으로부터 약 35 arcsec 떨어진 곳까지 X선 제트가 연장되며, 핵심 대비 핫스팟 강도 비율은 약 1:200이다.
• B2 0738+393의 남부 리본에서 X선 방출은 라디오 방출과 상관관계를 보였지만, 북부 리본에서는 X선 방출이 탐지되지 않았다(3σ 상한: 2×10⁻⁹ photons cm⁻² s⁻¹ pix⁻¹).
• 관측된 10개의 GPS/CSS 소스 중 6개에서 본질적 흡수 열두 N_H > 10²¹ cm⁻²를 관측하여 전자 밀도 0.03–0.3 cm⁻³로 추정되었으며, 이는 봉쇄 모델과 일치한다.
• X선 제트 방출은 열적, 동기방출 및 SSC 방출 메커니즘을 배제하고, CMB 광자와의 역역산산란(EIC/CMB)이 가장 적합한 것으로 판단된다.