[논문 리뷰] FIRST-based survey of Compact Steep Spectrum sources, III. MERLIN and VLBI observations of subarcsecond-scale objects

A. Marecki, M. Kunert‐Bajraszewska외 1명|ArXiv.org|2005. 12. 01.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 42인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 19개의 약한 Compact Steep Spectrum (CSS) 전파원천을 MERLIN, VLBA 및 EVN 관측을 통해 분석하여, 많은 원천들이 최근에 활동을 멈추고 '사라진' 원천으로 되었음을 밝혀냈다. 저자들은 조기 핵 활동 정지가 광속 전파 시간 효과를 통해 과잉으로 관측되는 압축된 원천과 비대칭 구조를 설명할 수 있다고 제안하며, 1123+340은 은하단 환경에서 잘 보존된 레릭 원천임을 보여준다.

ABSTRACT

According to a generally accepted paradigm, small intrinsic sizes of Compact Steep Spectrum (CSS) radio sources are a direct consequence of their youth, but in later stages of their evolution they are believed to become large-scale sources. However, this notion was established mainly for strong CSS sources. In this series of papers we test this paradigm on 60 weaker objects selected from the VLA FIRST survey. They have 5-GHz flux densities in the range 150 < S_{5GHz} < 550 mJy and steep spectra in the range 0.365 \le ν\le 5 GHz. The present paper is focused on sources that fulfill the above criteria and have angular sizes in the range 0.2\arcsec - 1\arcsec. Observations of 19 such sources were obtained using MERLIN in "snapshot" mode at 5 GHz. They are presented along with 1.7-GHz VLBA and 5-GHz EVN follow-up snapshot observations made for the majority of them. For one of the sources in this subsample, 1123+340, a full-track 5-GHz EVN observation was also carried out. This study provides an important element to the standard theory of CSS sources, namely that in a number of them the activity of their host galaxies probably switched off quite recently and their further growth has been stopped because of that. In the case of 1123+340, the relic of a compact "dead source" is particularly well preserved by the presence of intracluster medium of the putative cluster of galaxies surrounding it. The observed overabundance of compact sources can readily be explained in the framework of the scenario of "premature" cessation of the activity of the host galaxy nucleus. It could also explain the relatively low radio flux densities of many such sources and, in a few cases, their peculiar, asymmetric morphologies. We propose a new interpretation of such asymmetries based on the light-travel time argument.

연구 동기 및 목표

• 5-GHz 전력 밀도가 150–550 mJy 사이인 60개의 더 약한 물체 샘플을 대상으로 Compact Steep Spectrum (CSS) 원천의 청소년 이론을 검증하기 위해.
• 고해상도 전파 간섭계 관측을 통해 19개의 하위초초각 크기의 CSS 원천의 형태 다양성과 진화 상태를 조사하기 위해.
• 약한 CSS 원천에서 관측된 압축성과 비대칭성이 지속적인 청소년 상태 또는 환경적 압박 때문이 아니라 최근에 AGN 활동이 정지했기 때문인지 확인하기 위해.
• 빛 전파 시간이 원래 대칭적이지만 진화 중인 전파 원천에서 보이는 가짜 비대칭성을 생성하는 데 어떤 역할을 하는지 평가하기 위해.
• 약한 CSS 원천에서 FR I 형태가 관측되지 않는 것이, FR II에서 FR I로의 전이가 더 큰 크기에서만 일어나거나 다른 조건에서만 발생함을 뒷받침하는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 각도 크기가 약 ~0.2"에서 1" 사이인 19개의 약한 CSS 원천에 대해 5-GHz MERLIN 'snapshot' 관측을 수행하였다.
• 대부분의 원천에 대해 핵과 날개의 구조를 더 높은 해상도로 탐색하기 위해 후속 1.7-GHz VLBA 및 5-GHz EVN 관측을 수행하였다.
• 1123+340 원천에 대해 전체 트랙 5-GHz EVN 관측을 수행하여 그 세부적인 구조와 레릭 날개를 연구하였다.
• 전파 이미지에서 형태 유형과 비대칭성을 분석하여 진화 상태와 방향성을 추론하였다.
• 빛 전파 시간 이론을 사용하여, 관측된 날개 비대칭성이 원천의 최근 정지로 인한 지연된 신호 전파의 결과로 해석되었음을 제안하였다.
• 적색편이가 제공되지 않은 경우, 선형 크기 추정을 위해 H₀ = 100 km s⁻¹ Mpc⁻¹, q₀ = 0.5로 설정된 천체물리 모델과 z = 1.25를 가정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 하나의 하위초초각 크기의 약한 CSS 원천이 최근 활동 정지를 보이고 있는가? 이는 모든 원천이 젊고 활동 중이라는 가정에 도전하는가?
• RQ2 압축된 원천의 날개에서 관측된 비대칭성은 매질 내부 비대칭성이나 제트 에너지의 본질적 비대칭성 때문이 아니라, 빛 전파 시간 효과 때문인가?
• RQ3 1123+340의 레릭 구조는 밀도가 높은 은하단 내부 매질에 의해 둘러싸여 있는 '사라진' 원천으로서 일관되는가?
• RQ4 관측된 약한 CSS 원천 중 어느 것도 FR I 유사 형태를 보이지 않는 이유는 무엇이며, 이는 FR II에서 FR I로의 전이가 어떤 조건에서만 발생함을 시사하는가?
• RQ5 AGN 활동 정지가 설문 조사에서 관측된 압축된 원천의 과잉을 설명하는 데 어느 정도 기여하는가?

주요 결과

• 1123+340 포함 3개의 원천이 최근에 핵 활동이 멈춘 것을 명확히 보여주며, '조기 정지' 가설을 지지한다.
• 1123+340의 레릭 날개는 약한 은하단의 내부 매질에 의해 둘러싸여 있어 잘 보존되어 있으며, 밀도가 높고 봉인된 환경임을 시사한다.
• 여러 원천에서 관측된 날개 비대칭성은 원천의 빛 전파 시간 효과로 인한 것으로 해석되며, 이는 본질적 구조적 차이가 아니며, 약 10⁵년 수준의 시간 스케일을 가진다.
• 청소년 시나리오가 여전히 타당하지만, 중요한 보완 사항이 있다: 일부 CSS 원천의 AGN 활동은 간헐적이며 조기에 끝날 수 있으며, 이는 낮은 전력 밀도와 압축된 크기를 설명할 수 있다.
• 이 샘플의 원천 중 어느 것도 FR I 형태를 보이지 않으며, 이는 이러한 형태가 더 큰 크기에서만 또는 다른 환경 조건에서만 발달할 수 있음을 시사한다.
• 관측된 형태 다양성은 본질적으로 작은 압축된 원천의 무작위 방향성과 일치하며, 비스듬함이 ISM 비대칭성에 비해 보조적인 역할을 한다.