[論文レビュー] Searching For Helical Magnetic Fields in Active Galactic Nuclei

Mehreen Mahmud, D. C. Gabuzda|ArXiv.org|Aug 2, 2007

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、8例の新しいBLラクティック銀河におけるパーセクスケールジェットの横方向に広がるFaraday回転測定値（RM）勾配を、多波長VLBA偏光観測によって検出することで、ねじれ型磁場の存在を強く裏付けた。観測されたRM勾配、特に核部とジェット領域での逆転現象は、ブラックホールのスピンによって巻き上げられた可能性のあるねじれ型B場の広範な存在を支持し、AGNジェットにおける一般的な特徴であることを確認した。

ABSTRACT

Previously, a multi-wavelength (2cm, 4cm and 6cm) polarization study by Gabuzda, Murray and Cronin (2004) showed systematic Faraday Rotation gradients across the parsec-scale jets of several BL Lac objects, interpreted as evidence for helical magnetic (B) fields - the gradients were taken to be due to the systematic variation of the line-of-sight B field across the jet. We present here new results for the parsec-scale Faraday Rotation distributions for eight additional BL Lac objects, based on polarization data obtained with the Very Long Baseline Array (VLBA) at two wavelengths near each of the 2cm, 4cm and 6cm bands. The Rotation Measure (RM) maps for all these sources indicate gradients across their jets, as expected if these jets have helical B fields. Such gradients are also detected in the cores of several sources. This provides evidence that these gradients are present in appreciable regions of the jets and are not isolated phenomena. We also observe reversals in the RM gradient in the core region as compared to the gradient in the jet in at least three sources.

研究の動機と目的

• アクティブ銀河核（AGN）のパーセクスケールジェットにおけるねじれ型磁場の広範な存在を調査すること。
• ジェットにわたる系のFaraday回転勾配が一般的な特徴であるかどうかを特定し、秩序立てたねじれ型B場を示唆するものかどうかを検討すること。
• 核部とジェット領域間のRM勾配の空間的変化、特に逆転現象を分析し、磁場のトポロジーを解明すること。
• RM分布の時間的変化を評価し、ジェット磁場構造における動的変化を理解すること。
• 高解像度VLBAデータを用いて、既知の源におけるRM勾配の先行研究を確認・拡張し、新たな事例を同定すること。

提案手法

• 2cm、4cm、6cmバンド近辺の2波長で、多エポック・多波長の偏光観測を、Very Long Baseline Array（VLBA）を用いて実施した。
• NRAO AIPSパッケージを用いて、スティーブスQおよびUデータの校正と画像化を行い、高解像度の偏光マップを生成した。
• 観測された偏光角から、銀河系寄与分（Rusk 1988およびPushkarev 2001手法を用いて）を差し引いて、回転測定値（RM）マップを算出した。
• Faraday回転方程式 Δχ ∝ RM × λ² を適用し、RM = ∫ne B·dl として、ジェットにわたるRM分布を導出した。
• RMマップおよび偏光角対λ²プロットを分析し、横方向の勾配および核部・ジェット間の逆転現象を特定した。
• ビームマッチド画像化と誤差伝搬（2σおよび1σ）を用いて、RM測定値および構造的特徴の信頼性を確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BLラクティック銀河のパーセクスケールジェットに横方向のFaraday回転勾配が一般的に見られるか。これはねじれ型磁場の存在を示唆する。
• RQ2 核部はジェット領域と比較して逆転したRM勾配を示すか。これは磁場トポロジーに何を示唆するか。
• RQ3 RM分布に時間的変化の兆候が認められるか。これはジェット磁場構造の動的変化を示唆するか。
• RQ4 スパイン・シースの偏光構造はどの程度広範に見られ、ねじれ型B場モデルと相関するか。
• RQ5 観測されたRM勾配は、AGNジェットにおけるブラックホールスピンによる磁場の巻き上げをどの程度裏付けているか。

主な発見

• 8例の新しいBLラクティック銀河（0003-066、0256+075、0716+714、0735+178、0954+658、1156+295、2155-152、1749+096）のジェットで横方向のRM勾配が検出され、これは広範に広がる現象であることを確認した。
• 少なくとも3つの源（0716+714、2155-152、1749+096）で、核部とジェット領域間でRM勾配の向きの逆転が観測され、複雑な磁場トポロジーが示された。
• 1156+295では、ジェット核部に横方向のB場、端縁部に縦方向のベクトルを持つスパイン・シース型偏光構造が観測され、ねじれ型磁場構成と整合的であった。
• 0820+225では、RM分布に時間的変化の兆候が認められ、電子密度や磁場幾何学的形状の変化が示唆された。
• 本研究では、0820+225のRM勾配がGabuzdaら（2004）の研究よりも核に近い位置で検出されたため、構造的進化の可能性が示唆された。
• 0820+225および1749+096におけるRM勾配の先行研究を確認・拡張し、0954+658に対しても新たな独立的裏付けが得られた。