[論文レビュー] Thermal and Nonthermal Radio Galaxies

Robert Antonucci|arXiv (Cornell University)|Jan 4, 2011

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、電波銀河における根本的な二分法を確立する。すなわち、検出可能な熱的放射（降着駆動、クェザー様）を示す銀河と、特に低電波ラディエーションの低輝度で非熱的ジェット運動エネルギーが支配的になる銀河の区別である。結論として、最も高輝度のFRII、GPS、CSS電波銀河にのみ、隠れたクェザーが存在するが、それ以外の低輝度源の多くは非熱的であり、顕著な降着円盤や広帯域発光線を有しない。

ABSTRACT

Radio galaxies were discovered and mapped in the 1950s. The optical spectra showed little or no nuclear continuum light. Some also revealed powerful high ionization emission lines, while others showed at most weak low-ionization emission lines. Quasars were found in the 1960s, and their spectra were dominated by powerful continuum radiation which was subsequently identified with optically thick thermal radiation from copious accretion flows, as well as high ionization narrow emission lines, and powerful broad permitted lines. By the 1980s, data from optical polarization and statistics of the radio properties required that many radio galaxies contain hidden quasar nuclei, hidden from the line of sight by dusty, roughly toroidal gas distributions. The radio galaxies with hidden quasars are referred to as "thermal." Do all radio galaxies have powerful hidden quasars? We now know the answer using arguments based on radio, infrared, optical and X-ray properties. Near the top of the radio luminosity function, for FRII, GPS, and CSS galaxies, the answer is yes. Below the top of the radio luminosity function, many do not. At low radio luminosities, most do not. Instead these "nonthermal" weakly-accreting galaxies are powerful emitters of kinetic energy in the form of synchrotron jets. They generally have weak low-ionization lines. This applies to all types of radio galaxy, big FR II doubles, as well as the small young GigaHertz-Peaked-Spectrum and Compact Steep Spectrum sources. Only a few FR I sources are of the thermal type.

研究の動機と目的

• 多波長特性に基づき、熱的と非熱的電波銀河の区別を明確にすること。
• 長年の疑問である、すべての電波銀河が隠れたクェザーを有するかどうかを解明すること。
• 低電波輝度において非熱的電波銀河が支配的であることを確立し、特にFR Iおよび低輝度FRII源において顕著であること。
• 非熱的源の広範な存在を踏まえて、AGNの統一モデルを再評価すること。

提案手法

• 広範な電波銀河サンプルの電波、赤外、可視光、X線データの分析。
• スペクトルエネルギー分布を用いて、熱的降着を示す「ビッグ・ブルー・バンプ」の存在を特定。
• 光学線の性質（低イオン化対比高イオン化、広帯域対比狭帯域）の比較により、隠れた広帯域領域の有無を推定。
• 統一モデルの原則を応用し、広帯域線を有するタイプ1（タイプ1）と狭帯域線を有するタイプ2（タイプ2）に分類し、遮蔽されたクェザーに焦点を当てる。
• X線および赤外診断を用いてコンプトン厚い吸収および隠れたAGNの検出。
• VLBIおよび大規模電波構造の分析により、ジェット特性とジェット支配のフィードバックの一貫性を評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統一モデルが示唆するように、すべての電波銀河が隠れたクェザーを有するのか？
• RQ2 低輝度電波銀河の何パーセントが熱的（降着駆動）放射を示し、何パーセントが非熱的（ジェット支配）放射を示すか？
• RQ3 電波輝度および降着状態と相関する電波銀河のスペクトル的および形態的特性は何か？
• RQ4 非熱的電波銀河の多くが検出可能な降着円盤および広帯域発光線を欠いている程度はどの程度か？
• RQ5 Eddington比または降着モードと関連する、熱的から非熱的状態への遷移はどのように特定できるか？

主な発見

• 隠れたクェザーを有するのは、電波輝度関数の上端付近に位置する最も高輝度のFRII、GPS、CSS電波銀河に限られる。
• 低電波輝度では、大多数の電波銀河が非熱的であり、顕著なビッグ・ブルー・バンプや広帯域発光線は検出されない。
• FR I源はほとんどが非熱的であり、熱的特性を示す例は僅かに数例にとどまる。
• 低イオン化・狭帯域線電波銀河の大部分は非熱的であり、熱的降着円盤および広帯域領域の両方を欠いている。
• 熱的から非熱的状態への遷移は、約0.01 L_Edd未満の輝度で発生し、ADAF降着モデルと整合的である。
• ブレーザーはFR I源の親集団ではなく、一部のBL LacsにFR II様の電波ローブが存在する現象も、統一モデルに矛盾しない。