[論文レビュー] Four Years of Fermi LAT Observations of Narrow-Line Seyfert 1 Galaxies

F. D’Ammando, G. Tosti+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2013

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、4年間のFermi LATデータを分析し、電波強度が高く、幅が狭いSeyfert 1型銀河（NLSy1）からのゲルマン線量ガンマ線放射を調査した。その結果、5つのこのような源が変動的でフレアを示す高エネルギーのガンマ線放射源として確認された。これらの発見は、相対論的ジェットを有するガンマ線放射AGNの第三のクラスを支持するものであり、長年にわたり広く信じられてきた『ジェットはブルーライトと電波銀河にのみ存在する』という見解に挑戦するものである。また、低質量でスパイラル銀河を宿主とするこれらのシステムは、ブルーライトの若いまたは低質量版である可能性を示唆している。

ABSTRACT

Before the launch of the Fermi satellite only two classes of AGN were known to generate relativistic jets and thus emit up to the gamma-ray energy range: blazars and radio galaxies, both hosted in giant elliptical galaxies. The first two years of observations by the Large Area Telescope (LAT) on board Fermi confirmed that these two are the most numerous classes of identified sources in the extragalactic gamma-ray sky, but the discovery of variable gamma-ray emission from 5 radio-loud Narrow-Line Seyfert 1 galaxies (NLSy1s) revealed the presence of a possible emerging third class of AGN with relativistic jets. Considering also that NLSy1s are typically hosted in spiral galaxy, this finding poses intriguing questions about the nature of these objects, the onset of production of relativistic jets, and the cosmological evolution of radio-loud AGN. Here, we report on a preliminary investigation of the properties of this sample of radio-loud NLSy1 at MeV-GeV photon energies, utilizing the four-year accumulation of Fermi LAT data. In addition we briefly discuss some radio-to-gamma-rays properties of the gamma-ray emitting NLSy1 in the context of the blazar scenario.

研究の動機と目的

• 4年間のFermi LATデータを用いて、電波強度の高いNLSy1銀河のガンマ線特性を調査すること。
• これらの源が相対論的ジェットを有するガンマ線放射AGNの新クラスを構成するかどうかを特定すること。
• 低質量でスパイラル銀河を宿主とするAGNに存在する相対論的ジェットが、ジェット形成モデルおよびAGNの統一理論に与える影響を検討すること。
• ブラックホール質量、降着率、スピンがNLSy1におけるジェット生成に果たす役割を評価すること。
• 初期に同定された5つの源を超えた新たなガンマ線放射NLSy1の探索を行うこと。

提案手法

• 電波強度R > 20の39個の電波強度の高いNLSy1に対して、4年間のFermi Large Area Telescope (LAT) データの積算を分析した。
• 統計的に有意なガンマ線検出を同定するために、有意水準（TS > 25）を適用した。
• 候補源の変動性およびフレア行動を評価するために、時間分解光度曲線を用いた。
• 既知のブルーライトと電波銀河とのスペクトル的および変動的性質を比較し、ジェットの類似性を評価した。
• ガンマ線行動をブルーライトシナリオ内で文脈づけるために、電波・X線・可視光の多波長データを統合した。
• NLSy1サンプルにおける新たなガンマ線源の系統的探索を実施し、検出のトリガーとして変動性を焦点とした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波強度の高いNLSy1銀河は、変動的でGeVエネルギー帯のガンマ線放射によって示されるように、相対論的ジェットを有するのか？
• RQ2 NLSy1のガンマ線特性は、ブルーライトおよび電波銀河と比べてどのように異なるのか？
• RQ3 ブラックホール質量、降着率、スピンがNLSy1におけるジェット生成に果たす役割は何か？
• RQ4 スパイラル銀河を宿主とし、低質量であるAGNに相対論的ジェットが存在することは、既存のジェット形成理論に挑戦するのか？
• RQ5 変動性を駆動要因とする分析によって、新たなガンマ線放射NLSy1の検出可能性はどの程度か？

主な発見

• 4年間の観測期間中に、Fermi LATによって5つの電波強度の高いNLSy1銀河が顕著なガンマ線放射源として確認された。
• SBS 0846+513およびPMN J0948+0022はガンマ線で顕著なフレアを示し、ブルーライトに見られるような強力な相対論的ジェットを有していることが示された。
• 残りの34個の電波強度の高いNLSy1においては、4年間の統合にもかかわらず、顕著なガンマ線検出は得られなかった。
• 一部のNLSy1で観測された変動的でフレアを示すガンマ線放射は、それらが独立したジェットを有するAGNのクラスとして分類されることを支持する。
• 電波強度の高いNLSy1におけるブラックホール質量は、一般に（2–10）×10⁷ M⊙程度と高く、これは長期間にわたる降着がジェット生成を促進している可能性を示唆している。
• スパイラル銀河を宿主とするNLSy1に相対論的ジェットが存在することは、ジェットが楕円銀河に優先的に形成されるという従来のモデルに挑戦するものである。