[論文レビュー] Radio Sources in Low-Luminosity Active Galactic Nuclei. III. "AGNs" in a Distance-Limited Sample of "LLAGNs"

Neil M. Nagar, H. Falcke+2 more|ArXiv.org|Jul 8, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 121被引用数 111

ひとこと要約

本研究は、19 Mpc圏内の96個の低輝度活動銀河核（LLAGN）を高解像度で電波調査し、ほぼ半数のLINERおよび低輝度セーファーが、輝度温度が≥10⁸ Kに達するコンパクトでスペクトルが平坦な電波核を有しており、これは降着中の超大質量ブラックホールの存在を強く示唆する。電波核の出力は、ブラックホール質量、バルジの輝度、および光学的線幅輝度と相関しており、LLAGNに低降着レートのAGNが存在することを支持する。

ABSTRACT

(abbreviated): This paper presents the results of a high resolution radio imaging survey of all known (96) low-luminosity active galactic nuclei (LLAGNs) at D<19Mpc. We find that almost half of all LINERs and low-luminosity Seyferts have flat-spectrum radio cores when observed at 150mas resolution. Higher (2mas) resolution observations of a flux-limited subsample have provided a 100% (16 of 16) detection rate of pc-scale radio cores, with implied brightness temperatures > 10^8 K. The five LLAGNs with the highest core radio fluxes also have pc-scale `jets.' Compact radio cores are almost exclusively found in massive ellipticals and in type1 nuclei. The core radio power is correlated with the nuclear optical `broad' Halpha luminosity, the nuclear optical `narrow' emission line luminosity and width, and with the galaxy luminosity. In these correlations LLAGNs fall close to the low-luminosity extrapolations of more powerful AGNs. About half of all LLAGNs with multiple epoch data show significant inter-year radio variability. Investigation of a sample of ~150 nearby bright galaxies, most of them LLAGNs, shows that the nuclear (<150mas size) radio power is strongly correlated with both the black hole mass and the galaxy bulge luminosity; linear regression fits to all ~150 galaxies give: log P(2cm) = 1.31 log M_blackhole + 8.77 and log P(2cm) = 1.89 log L_B(bulge) - 0.17. Low accretion rates are implied in both advection- and jet-type models. In brief, all evidence points towards the presence of accreting massive black holes in a large fraction, perhaps all, of LLAGNs.

研究の動機と目的

• 距離限界付きの完全な低輝度活動銀河核（LLAGN）サンプルにおけるコンパクト電波核の出現頻度を特定すること。
• LLAGNにおける電波放射の性質を調査し、AGN駆動型と星形成関連の起源を区別すること。
• 電波核出力、ブラックホール質量、および核部の線幅輝度との相関を検討することで、LLAGNが降着中の超大質量ブラックホールを有するかどうかを検証すること。
• 銀河の形態およびバルジの輝度が、LLAGNにおける電波および光学的線幅輝度特性に与える影響を評価すること。

提案手法

• 19 Mpc圏内の全96個のLLAGNに対して、Very Large Array（VLA）およびVery Long Baseline Array（VLBA）を用いて、高解像度の2 cm（150 mas）および6 cm（2 mas）電波観測を実施した。
• 降着流入またはジェットからの非熱的シンクロトロン放射を示す平坦スペクトル電波核を特定するために、核の電波出力密度、輝度温度、スペクトル指数を測定した。
• ブラックホール質量とバルジの輝度が電波核出力に与える独立した影響を隔離するために、部分相関解析を実施した。
• 2 cmおよび3.6 cmの電波輝度における年間変動を分析し、コンパクト電波源の動的性を評価した。
• 線幅診断比およびHα線幅を用いて、核をLINER、セーファー、または遷移型に分類し、電波特性と照合した。
• 全サンプルの約150個の明るい近傍銀河に対して線形回帰モデルをフィットし、電波核出力とブラックホール質量（log P₂cm = 1.31 log Mₘₚₒ + 8.77）およびバルジの輝度（log P₂cm = 1.89 log Lʙ - 0.17）とのスケーリング関係を定量化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AGN統一模型の予測通り、LLAGNにコンパクトで平坦スペクトルの電波核が存在する場合、それは降着中の超大質量ブラックホールの存在を示唆するか？
• RQ2 完全で距離限界付きのサンプルにおけるLINERおよび低輝度セーファーのpcスケール電波核の出現頻度はどの程度か？
• RQ3 電波核出力、ブラックホール質量、バルジの輝度との相関はどのように現れ、それらは降着物理学にどのような含意を持つのか？
• RQ4 LLAGNにおける電波特性が光学的線幅輝度および線幅とどの程度相関しているか、またそれは統一模型とどのように関係するか？
• RQ5 LLAGNの電波核は時間経過とともに変動するか？その変動は、起源および安定性について何を示唆するか？

主な発見

• VLBAで2 mas解像度で観測された16個のLLAGNのうち100％が、輝度温度が≥10⁸ Kのコンパクトで平坦スペクトルの電波核を示し、非熱的でAGNに類似した放射を示している。
• 電波核出力はブラックホール質量（log P₂cm = 1.31 log Mₘₚₒ + 8.77）およびバルジの輝度（log P₂cm = 1.89 log Lʙ - 0.17）と強く相関しており、部分相関解析により両者の独立した有意性が確認された。
• 複数エポックのデータを有するLLAGNの半数以上が、2 cmおよび3.6 cmで顕著な年間電波変動を示しており、動的でコンパクトな放射領域であることを支持する。
• 電波核出力が最も高い5個のLLAGNは、すべてpcスケールのジェットを解像しており、ジェットまたは降着駆動型放射源の存在をさらに支持する。
• 電波核出力と核部線幅輝度の比はバルジの輝度とともに増加し、質量的でバルジ支配的な銀河において、電波寄与がより強いことを示唆する。
• コンパクト電波核を有する遷移型核は、LINER／セーファーと同様の線幅診断比を示しており、支配的AGN成分を有する複合系であることを示している。