[论文解读] Apparent parsec-scale jet opening angles and \gamma-ray brightness of active galactic nuclei

A. B. Pushkarev, M. L. Lister+2 more|arXiv (Cornell University)|May 3, 2012

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 4

一句话总结

本研究利用MOJAVE计划在2011.0年之前获取的215个活动星系核的叠加15 GHz VLBA图像，比较了Fermi LAT探测到的（γ射线明亮）与未探测到的AGN之间的表观喷流张角。结果发现，γ射线明亮的AGN具有显著更宽的表观张角（平均25.7° ± 1.0°），而γ射线较弱的源则为19.6° ± 1.2°，表明其视线方向更小，且本征张角在两组之间无显著差异，支持γ射线亮度由相对论性束流效应导致的视线方向依赖性的解释。

ABSTRACT

We have investigated the differences in apparent opening angles between the parsec-scale jets of the active galactic nuclei (AGN) detected by the Fermi Large Area Telescope (LAT) during its first 24 months of operations and those of non-LAT-detected AGN. We used 15.4 GHz VLBA observations of 215 sources from the 2 cm VLBA MOJAVE program. The apparent opening angles were determined by analyzing transverse jet profiles from the data in the image plane by using stacked images constructed from all available MOJAVE epochs for a given source. We confirm our earlier result based on the first three months of scientific operations of the LAT. The apparent opening angles of \gamma-ray bright AGN are preferentially larger than those of \gamma-ray weak sources, suggesting smaller viewing angles to the \gamma-ray bright AGN. Intrinsic opening angles for BL Lacs are wider than those in quasars.

研究动机与目标

• 调查γ射线明亮AGN的表观喷流张角是否系统性不同于γ射线较弱的AGN。
• 确定表观张角的差异是源于投影效应还是喷流本征属性。
• 比较BL Lacs与电波噪源的本征张角，并评估其对喷流准直性和视线角的影响。
• 利用观测到的表观张角和多普勒因子，模拟γ射线明亮与较弱AGN的视线角分布。

提出的方法

• 利用2011.0年之前所有可用的MOJAVE观测数据，构建15 GHz的叠加历元VLBA图像，以提高信噪比并减少时变性影响。
• 通过去卷积的FWHM宽度和组件的中位位置角对齐喷流轴，从横向喷流亮度剖面测量表观张角。
• 本征张角通过公式 αint = αapp × sin(θ) 推导得出，其中θ为视线角，使用MOJAVE和Metsähovi数据中的多普勒因子和喷流速度。
• 视线角通过 αint = ρ / Γ 估算，其中 ρ = 0.29 rad，通过广义Lambert分布拟合表观角和洛伦兹因子分布进行模拟。
• 使用Kolmogorov-Smirnov检验比较Fermi LAT探测与未探测源之间表观和本征张角的分布。
• 在喷流显著弯曲的源中，使用两条直线拟合喷流脊线，仅对峰值大于4倍均方根噪声的切片进行张角计算。

实验结果

研究问题

• RQ1 γ射线明亮的AGN是否具有系统性更大的表观张角，这对其视线几何结构有何含义？
• RQ2 表观张角的差异是源于喷流本征属性还是视线方向导致的投影效应？
• RQ3 BL Lacs的本征张角是否显著宽于电波噪源，这与喷流准直性和洛伦兹因子有何关联？
• RQ4 γ射线明亮与较弱AGN的视线角统计分布如何？与理论预期相比有何差异？
• RQ5 观测到的γ射线亮度与表观张角之间的相关性是否可完全由相对论性束流效应解释？

主要发现

• γ射线明亮AGN的表观张角显著更大，平均为25.7° ± 1.0°，而γ射线较弱源为19.6° ± 1.2°，Kolmogorov-Smirnov检验p值为0.011。
• 所有表观张角超过40°的源均为Fermi LAT探测到的，表明宽表观张角与γ射线可探测性之间存在强相关性。
• 本征张角在γ射线明亮与较弱AGN之间无显著差异（p = 0.42），表明表观张角的差异源于投影效应。
• BL Lacs的本征张角平均为2.7° ± 0.2°，显著宽于电波噪源的1.4° ± 0.1°，K-S检验p值< 0.011，表明电波噪源的喷流准直性更好。
• 模拟结果表明，γ射线明亮AGN的中位视线角为3°，而γ射线较弱源为6°，观测到喷流在视线方向0.5°以内的概率仅为0.71%。
• 观测到喷流在θ < αint/2 ≈ 0.5°范围内的概率为0.71%，意味着在162个LAT探测到的AGN样本中，仅约1.15个源符合此条件。