[論文レビュー] TANAMI - Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry

Cornelia Müller, M. Kadler+18 more|arXiv (Cornell University)|Jan 18, 2010

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

ひとこと要約

TANAMI は、オーストラリア LBA および南半球の電波望遠鏡を用いた VLBI 監視計画であり、8.4 GHz および 22 GHz で約 2 か月ごとに南半球のブレーザーにおけるパーセクスケールのジェットを観測する。高分解能の画像とスペクトル情報が得られ、ジェットの運動学、ドップラー因子、および γ線フレアとの関連性の研究が可能となり、主な成果として初期の対象の 28% で電波と γ線の活動に強く相関が認められ、75 個の γ線および電波が明るい AGN のサンプルが増加している。

ABSTRACT

We present a summary of the observation strategy of TANAMI (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry), a monitoring program to study the parsec-scale structure and dynamics of relativistic jets in active galactic nuclei (AGN) of the Southern Hemisphere with the Australian Long Baseline Array (LBA) and the trans-oceanic antennas Hartebeesthoek, TIGO, and O'Higgins. TANAMI is focusing on extragalactic sources south of -30 degrees declination with observations at 8.4 GHz and 22 GHz every ~2 months at milliarcsecond resolution. The initial TANAMI sample of 43 sources has been defined before the launch of the Fermi Gamma Ray Space Telescope to include the most promising candidates for bright gamma-ray emission to be detected with its Large Area Telescope (LAT). Since November 2008, we have been adding new sources to the sample, which now includes all known radio- and gamma-ray bright AGN of the Southern Hemisphere. The combination of VLBI and gamma-ray observations is crucial to understand the broadband emission characteristics of AGN and the nature of relativistic jets.

研究の動機と目的

• 南半球の活動銀河核 (AGN) における相対論的ジェットのパーセクスケールの構造と運動を研究すること。
• Fermi-LAT との多波長相関を可能にするために、南半球の AGN に対して長期的で高頻度の VLBI 監視キャンペーンを確立すること。
• 電波の放射度とスペクトル選択によって、最も有望な γ 線が明るい AGN の候補を特定・特徴付けること。
• 複数エポックにわたる二波長 VLBI 観測を通じて、ジェットの運動学、ドップラー因子、および高エネルギー放射の起源をより深く理解すること。
• 北半球の VLBI プログラム（例：MOJAVE）と補完的になるように、AGN ジェット行動の包括的把握を図ること。

提案手法

• オーストラリアのロングベースラインアレイ (LBA) および大西洋横断の電波望遠鏡（Hartebeesthoek, TIGO, O’Higgins）を用いて、8.4 GHz（Xバンド）および 22 GHz（Kバンド）で 2 か月ごとの VLBI 観測を実施する。
• ノーマル重み付けを適用して、ミリアーセンドの分解能を実現する高ダイナミックレンジの画像を作成し、内側のジェット構造を解像する。
• 電波の放射度とスペクトル指数選択（S5 GHz > 2 Jy、α > -0.5）を用いて、南半球の AGN の電波制限付きサブサンプルを定義する。
• CGRO/EGRET やその後の Fermi-LAT からの γ 線選択源を統合し、既知および候補の γ 線が明るいブレーザーを標的とする。
• 標準的な VLBI キャリブレーションおよび自己キャリブレーション技術を用いてデータの低減と画像化を行い、位相安定性とダイナミックレンジを確保する。
• TANAMI の電波データと Fermi-LAT の同時期の γ 線光曲線を統合し、ジェット成分の噴出とフレア活動との相関を調査する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 南半球のブレーザーにおいて、超光速ジェット成分の噴出と γ 線フレアの関係は何か？
• RQ2 ドップラー因子とジェットの傾斜角は、観測された γ 線の縦放射度と変動性とどのように相関するか？
• RQ3 パーセクスケールのジェット形状と輝度温度は、γ 線放射特性とどの程度相関するか？
• RQ4 南半球のクェザーや BL ライクス、電波銀河において、ジェットの運動学的およびスペクトル的特徴はどのように異なるか？
• RQ5 二波長（8.4/22 GHz）の VLBI 観測は、ジェット成分の輝度温度およびドップラー因子推定の精度を向上させ得るか？

主な発見

• 初期の TANAMI 対象 43 個のうち、12 個（28%）が運用開始後 3 か月以内に Fermi-LAT によって明るい γ 線源として確認され、サンプル選択戦略の妥当性が裏付けられた。
• 拡張された TANAMI サンプルには現在 75 個の源が含まれており、南半球に存在するすべての既知の電波および γ 線が明るい AGN が含まれており、予備の Fermi-LAT 第一号源カタログから新たに 10 個が追加された。
• 22 GHz での画像は核に近いジェット構造を明らかにし、最も内側の領域におけるコンパクトで高輝度温度の成分の詳細な研究が可能になった。
• 拡張サンプルの赤方偏移分布は、クェザーでは z ≈ 1.3 にピークを示し、BL ライクスと銀河では z < 0.4 にピークを示しており、Fermi-LAT が観測した明るい γ 線 AGN の分布と整合的である。
• 本プログラムは、これまでに発表された研究を大きく上回る、南半球の銀河間ジェットに対する最も詳細なミリアーセンド解像度の電波画像を提供している。
• TANAMI と Fermi-LAT による同時電波・γ 線データは、ジェット放射メカニズムおよびフレア行動の理解に不可欠な、ほぼ同時期の多波長研究を可能にしている。