[论文解读] A new sample of large angular size radio galaxies. III. Statistics and evolution of the grown population

L. M. Lara, G. Giovannini+5 more|ArXiv.org|Apr 20, 2004

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 47被引用 20

一句话总结

本研究分析了84个大角直径的射电星系样本，以探究FR I型与FR II型的形态、演化及射电光度特性。研究发现，巨型射电星系（GRGs）是年龄更大、演化更充分的源，其扩张环境密度较低，而非由更高的核心光度驱动；结构不对称性源于周围介质的各向异性，而非方位角效应。结果未显示FR II向FR I演化的证据，并证实约25%的z ~ 0.1处FR II源处于演化后期阶段（线性尺寸 >500 kpc）。

ABSTRACT

We present in this paper a detailed study of a new sample of large angular size FR I and FR II radio galaxies and compare the properties of the two classes. As expected, a pure morphology based distinction of FR Is and FR IIs corresponds to a break in total radio power. The radio cores in FR Is are also weaker than in FR IIs, although there is not a well defined break power. We find that asymmetry in the structure of the sample members must be the consequence of anisotropies in the medium where the lobes expand, with orientation playing a minor role. Moreover, literature data and our observations at kiloparsec scales suggest that the large differences between the structures of FR I and FR II radio galaxies must arise from the poorly known central kiloparsec region of their host galaxies. We analyze the sub-sample of giant radio galaxies, and do not find evidence that these large objects require higher core powers. Our results are consistent with giant radio galaxies being the older population of normal FR I and FR II objects evolving in low density environments. Comparing results from our sample with predictions from the radio luminosity function we find no evidence of a possible FR II to FR I evolution. Moreover, we conclude that at z~0.1, one out of four FR II radio sources has a linear size above 500 kpc, thus being in an advanced stage of evolution (for example, older than ~10 Myr assuming a jet-head velocity of 0.1c). Radio activity seems to be a short-lived process in active galaxies, although in some cases recurrent: five objects in our sample present signs of reactivation in their radio structures.

研究动机与目标

• 理解大角直径射电星系的演化状态与物理特性，特别是FR I型与FR II型之间的区别。
• 检验巨型射电星系（GRGs）是否需要更高的核心功率才能达到其大尺寸，或是否源于低密度环境中的长期演化。
• 研究中心千秒差距区域在驱动FR I–FR II二分法中的作用。
• 评估射电星系演化是否涉及从FR II形态向FR I形态的随时间转变。
• 检查射电源再激活的证据，并探究星系相互作用在触发活动周期中的作用。

提出的方法

• 从NVSS中构建了一个包含84个射电星系的光谱完整样本，要求1.4 GHz处的流量密度 ≥100 mJy，赤纬 > +60°，且角直径 >4′。
• 基于形态学将源分类为FR I或FR II，分析来自论文I（VLA观测）的射电图和来自论文II（光谱和成像）的光学数据。
• 使用射电光度函数（RLF）比较不同红移区间内观测到的源丰度与理论预测。
• 利用P_CN指标量化核心主导性，以评估扩展源中核心活动与演化的程度。
• 通过结构不对称性与喷流头速度的分析，区分方位角效应与周围介质各向异性。
• 通过千秒差距尺度的射电结构识别再激活源，并搜寻邻近星系以探究触发机制。

实验结果

研究问题

• RQ1 巨型射电星系（GRGs）是否需要更高的核心射电功率才能达到其大尺寸？
• RQ2 FR I与FR II射电星系的形态不对称性是由方位角还是周围介质各向异性引起的？
• RQ3 在射电星系的演化序列中，是否存在从FR II向FR I形态转变的证据？
• RQ4 中心千秒差距区域在决定FR I–FR II二分法中起什么作用？
• RQ5 再激活射电源有多普遍？星系相互作用如何触发射电星系中的多周期活动？

主要发现

• FR I与FR II射电星系在总射电光度上存在明显分界，分界点位于log P_t(1.4 GHz) = 25.2 W/Hz处。
• 射电结构的不对称性最合理的解释是外部介质的各向异性，而非方位角效应，因为方位角模型所需的喷流头速度超过0.1c。
• FR I源的射电核心比FR II源弱，但这种差异不如总光度的差异明显；核心功率与总功率之间存在与FR类型无关的相关性。
• 巨型射电星系（GRGs）并非由更高的核心光度驱动；相反，它们是年龄更大、演化更充分的FR I与FR II源，在低密度环境中扩张。
• 在z ~ 0.1处，每四个FR II射电源中就有一个线性尺寸超过500 kpc，表明其处于演化后期阶段（假设喷流速度为0.1c，年龄超过~10 Myr）。
• 样本中五个源在千秒差距尺度显示出再激活迹象，其中两个源附近存在星系，提示可能通过星系相互作用触发。