[논문 리뷰] A new sample of large angular size radio galaxies. III. Statistics and evolution of the grown population

L. M. Lara, G. Giovannini외 5명|ArXiv.org|2004. 04. 20.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 47인용 수 20

한 줄 요약

이 연구는 84개의 큰 각크기 라디오은하를 표본으로 삼아 FR I 및 FR II 유형의 형태, 진화 및 라디오 휘도 특성을 분석한다. 연구 결과, 거대 라디오은하(GRGs)는 더 오래된, 진화된 소스로, 높은 핵심 휘도로 인해 발생하는 것이 아니라 낮은 밀도 환경에서 팽창하는 소스임을 확인하였으며, 구조적 비대칭성은 방향성 때문이 아니라 주변 매질의 이방성 때문임을 밝혔다. FR II에서 FR I로의 진화에 대한 증거는 없으며, z ~ 0.1에서 약 25%의 FR II 소스가 고도로 진화된 단계에 있으며(선형 크기 >500 kpc), 이는 약 10 Myr 이상 된 것으로 추정된다.

ABSTRACT

We present in this paper a detailed study of a new sample of large angular size FR I and FR II radio galaxies and compare the properties of the two classes. As expected, a pure morphology based distinction of FR Is and FR IIs corresponds to a break in total radio power. The radio cores in FR Is are also weaker than in FR IIs, although there is not a well defined break power. We find that asymmetry in the structure of the sample members must be the consequence of anisotropies in the medium where the lobes expand, with orientation playing a minor role. Moreover, literature data and our observations at kiloparsec scales suggest that the large differences between the structures of FR I and FR II radio galaxies must arise from the poorly known central kiloparsec region of their host galaxies. We analyze the sub-sample of giant radio galaxies, and do not find evidence that these large objects require higher core powers. Our results are consistent with giant radio galaxies being the older population of normal FR I and FR II objects evolving in low density environments. Comparing results from our sample with predictions from the radio luminosity function we find no evidence of a possible FR II to FR I evolution. Moreover, we conclude that at z~0.1, one out of four FR II radio sources has a linear size above 500 kpc, thus being in an advanced stage of evolution (for example, older than ~10 Myr assuming a jet-head velocity of 0.1c). Radio activity seems to be a short-lived process in active galaxies, although in some cases recurrent: five objects in our sample present signs of reactivation in their radio structures.

연구 동기 및 목표

• 큰 각크기 라디오은하의 진화 상태와 물리적 특성, 특히 FR I 및 FR II 유형 간의 구분을 이해하기 위해.
• 거대 라디오은하(GRGs)가 더 높은 핵심 전력이 필요로 하는지, 아니면 낮은 밀도 환경에서 장기간 진화함으로써 발생하는지를 시험하기 위해.
• 중심 킬로파섹 영역이 FR I–FR II 이분화를 이끌어내는 데 미치는 역할을 조사하기 위해.
• 라디오은하의 진화 과정에서 FR II에서 FR I 형태로의 전이가 일어나는지 평가하기 위해.
• 라디오소스의 재활성화 증거를 검토하고, 은하 간 상호작용이 활동 주기의 촉발 메커니즘으로서 어떤 역할을 하는지 조사하기 위해.

제안 방법

• 1.4 GHz에서 100 mJy 이상의 복사세기, 적위 +60° 이상, 각크기 4′ 초과인 NVSS에서 스펙트로스코피적으로 완전한 84개의 라디오은하 표본을 구성하였다.
• 라디오 맵은 Paper I(VLA 관측 자료)와 옵티컬 자료는 Paper II(스펙트로스코피 및 영상)를 사용하여 형태 기반으로 FR I 또는 FR II로 분류하였다.
• 적색편이 구간에 따라 관측된 소스 밀도를 이론적 예측과 비교하기 위해 라디오 휘도 함수(RLF)를 사용하였다.
• 확장된 소스에서 핵심 활동과 진화를 평가하기 위해 P_CN 지표를 사용하여 핵심 우세도를 정량화하였다.
• 방향성 효과와 주변 매질의 이방성 간을 구분하기 위해 구조적 비대칭성과 제트 헤드 속도를 평가하였다.
• 킬로파섹 규모의 라디오 구조를 통해 재활성화된 소스를 식별하고, 인근 은하를 검색하여 촉발 메커니즘을 탐색하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 거대 라디오은하(GRGs)는 그들의 큰 크기를 달성하기 위해 더 높은 핵심 라디오 전력이 필요한가?
• RQ2 FR I 및 FR II 라디오은하의 형태 비대칭성은 방향성 때문인가, 주변 매질의 이방성 때문인가?
• RQ3 라디오은하의 진화 시퀀스에서 FR II에서 FR I 형태로의 전이에 대한 증거가 있는가?
• RQ4 중심 킬로파섹 영역이 FR I–FR II 이분화를 결정짓는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 재활성화된 라디오소스는 얼마나 흔하며, 무엇이 라디오은하의 다중 활동 주기의 촉발 요인인가?

주요 결과

• FR I 및 FR II 라디오은하는 총 라디오 휘도의 분리점인 log P_t(1.4 GHz) = 25.2 W/Hz에서 명확히 분리되어 있다.
• 라디오 구조의 비대칭성은 방향성 때문이 아니라 외부 매질의 이방성 때문이며, 방향성 모델이 요구하는 제트 헤드 속도가 0.1c를 초과하기 때문이다.
• FR I 소스는 FR II 소스보다 더 약한 라디오 핵심을 가지지만, 총 휘도와는 달리 더 명확한 구분이 어려우며, FR 유형에 관계없이 핵심 및 총 전력 간의 상관관계가 존재한다.
• 거대 라디오은하(GRGs)는 더 높은 핵심 휘도로 인해 발생하는 것이 아니라, 더 오래된, 진화된 FR I 및 FR II 소스로서 낮은 밀도 환경에서 팽창하는 소스이다.
• z ~ 0.1에서 FR II 라디오소스의 약 1/4이 선형 크기 500 kpc를 초과하며, 이는 약 10 Myr 이상 된 것으로 추정되며 고도로 진화된 단계에 있음을 시사한다(0.1c 제트 속도를 가정할 경우).
• 표본 내 5개의 소스가 킬로파섹 규모에서 재활성화의 징후를 보였으며, 그 중 2개는 인근 은하를 보유하고 있어 은하 간 상호작용이 촉발 메커니즘일 수 있음을 시사한다.