[論文レビュー] Intra-night optical variability study of a non-jetted narrow-line Seyfert 1 galaxy: SDSS J163401.94+480940.1

Vineet Ojha|arXiv (Cornell University)|Jan 15, 2022

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 88被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、3.6m Devasthal Optical Telescope (DOT) を用いた観測により、非ジェット型の電波強度が強い幅線が狭いセーファー1型銀河 SDSS J163401.94+480940.1 における初の内時間光学変動 (INOV) 分析を実施した。わずか6.01分間で14%の明るさの増加が検出され、これは約22分の倍増時間に相当する。これは通常相対論的ジェットに関連するとされる極めて速い変動を示しており、従来のVLBA観測に基づく非ジェット型分類に疑問を呈する。

ABSTRACT

SDSS J163401.94$+$480940.2 is a non-jetted radio-loud narrow-line Seyfert 1 (NLSy1) galaxy. Optical monitoring of this object was carried out in two intra-night sessions each $\geq$ 3 hrs with 3.6m DOT. Intra-night optical variability (INOV) characterization is presented for the first time for this source. We have detected an unexpected remarkable flare in one of two monitoring sessions of SDSS J163401.94$+$480940.2, whose rapid brightening phase implied a minute like doubling time of $\sim$ 22 minutes, thereby approaching to the extremely fast minute like variability, observed from FSRQ PKS 1222$+$21 at 400 GeV. The detection of a minute-like variability suggests the existence of relativistic jets with a small viewing angle. We briefly discuss the possible mechanisms for the non-detection of relativistic jets in its Very Long Baseline Array (VLBA) observations.

研究の動機と目的

• 電波強度が強く、VLBA観測に基づき非ジェット型と分類された幅線が狭いセーファー1型銀河 SDSS J163401.94+480940.1 における内時間光学変動 (INOV) を調査すること。
• 電波 VLBA データで検出されないにもかかわらず、極めて速い光学変動が相対論的ジェットの存在を間接的証拠として用いることができるかを特定すること。
• 観測された極めて速い INOV と 5 GHz VLBA 観測でのジェット非検出との間にある矛盾の原因を探索すること。
• 周囲核領域のイオン化ガスおよび吸収メカニズムが、低周波数電波帯でジェット放射をマスキングする役割を果たす可能性を評価すること。

提案手法

• 2018年に3.6m Devasthal Optical Telescope (DOT) を用いて、3時間以上にわたる2回の内時間光学モニタリングを実施した。
• 比較星を用いた微小光度測定により、AGN の光学輝度変動を分離した。
• 100秒間隔でのサンプリングで光度曲線 (DLCs) を作成し、時間経過に伴う輝度変化を分析した。
• 6.01分間に約14%の輝度増加を観測したことをもとに、輝度倍増時間を計算し、変動 timescale を推定した。
• PKS 1222+21 などの FSRQ で知られる速い変動と比較することで、ジェット起源の可能性を評価した。
• VLBA 非検出の可能性のある原因として、ジェットの休止状態、低出力ジェット、およびイオン化された周囲核ガスによる自由自由吸収を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非ジェット型の電波強度が強い幅線が狭いセーファー1型銀河 SDSS J163401.94+480940.1 は、相対論的ジェットに起因する可能性のある極めて速い内時間光学変動を示すか？
• RQ2 この源では、1分未満の変動が検出されたにもかかわらず、5 GHz VLBA 観測でジェット成分が検出されなかったのはなぜか？
• RQ3 高密度のイオン化された周囲核ガスによる自由自由吸収が、VLBA データでのジェット非検出を説明できるか？
• RQ4 極めて速い光学変動の存在と、検出不能な電波ジェットとの両立を説明する物理的メカニズムは何か？

主な発見

• わずか6.01分間で14%の輝度増加が観測され、これに相当する輝度倍増時間は約22分であった。
• この倍増時間は、400 GeV で観測された FSRQ PKS 1222+21 で知られる最も速い既知の内時間光学変動と同等であり、小角度で覗かれた相対論的ジェットを示唆する。
• 2013年の5 GHz VLBA 観測では、コンパクトコアのみが検出され、分解能のあるジェットは検出されなかったため、この源は非ジェット型と分類された。
• 極めて速い INOV と VLBA 非検出との間の矛盾は、2013年の観測時におけるジェットの休止状態に起因する可能性がある。
• あるいは、高 Eddington 率を持つ NLSy1 に一般的に見られる高密度のイオン化された周囲核ガスによる自由自由吸収によって、ジェットが遮蔽されている可能性もある。
• ブラックホール質量 (~2.5 × 10⁷ M⊙) が小さく、1.4 GHz での電波放射度が低い (1.02 × 10⁴¹ erg s⁻¹) ので、ジェットの出力が弱く、宿主銀河の領域から脱出できない可能性がある。