[论文解读] Asymmetries in Powerful Extragalactic Radio Sources

Gopal‐Krishna, Paul J. Wiita|arXiv (Cornell University)|Sep 30, 2004

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 4

一句话总结

本文研究了强大星系外射电源中的不对称性，强调了超出喷流束光效应的射电瓣与光学发射线不对称性。研究提出，宿主星系周围的延伸尘埃气体盘可能解释射电-光学不对称性及相关去极化不对称性，为统一模型和射电源演化序列提供了新约束。

ABSTRACT

This review provides the background and current perspective of some of the striking asymmetries exhibited by extragalactic double-lobed radio sources, paying special attention to the reported interrelationships among some of them. We particularly aim to highlight some less discussed aspects pertaining to the radio lobes and hot-spots for which any relativistic beaming effects are milder than those imposed on the jets. Various attributes of these features, such as their geometry, intensity, spectrum, and polarization provide important underpinnings to models of radio galaxies and quasars, as well as to theories that attempt to unify them. These contraints are sharpened by exploiting the asymmetry properties of the extended optical emission-line regions associated with powerful radio sources, including the giant halos of Lyman-alpha emission associated with them. We suggest that highly extended disks of dusty gaseous material, which could also be parts of cosmic filaments, around the host galaxies of radio sources may hold the key to understanding the correlated radio--optical asymmetry and perhaps also the depolarization asymmetry of the twin radio lobes. We also discuss the nature and possible implications of the extreme type of asymmetry witnessed in the enigmatic quasar 3C273, whose entire radio emission is observed on just one side of the nucleus. In this context, theoretical scenarios for the production of one-sided jets are also briefly recounted. Taking a clue from theobserved one-sidedness of the extended radio jets even in `weak-headed-quasars', we also propose a scenario for the late evolutionary stage of double radio sources. We end with a list of key questions concerning radio source asymmetries which still require final answers. (Abridged)

研究动机与目标

• 理解强大星系外射电源中超出相对论束光效应的结构不对称性的起源。
• 研究源的本征性质、环境因素（例如尘埃盘）和视线方向效应之间在塑造观测到的不对称性中的相互作用。
• 探讨延伸光学发射线区（EELRs）和Ly-α晕在揭示与喷流方向及遮蔽相关的不对称性中的作用。
• 评估相关射电-光学不对称性和去极化不对称性是否指向如尘埃气体盘等环境结构。
• 考察不对称性对法纳罗夫-莱利I型和II型统一及射电源晚期演化阶段的演化意义。

提出的方法

• 分析多波段观测（射电、光学、紫外、X射线），以识别并关联不同辐射成分中的不对称性。
• 将去极化不对称性（兰金-加里森效应）作为喷流方向和整体运动的可靠指标，与相对论束光模型关联。
• 研究瓣和热点处的谱指数不对称性，以区分本征、环境和方向依赖效应。
• 调查延伸光学发射线区（EELRs）和Ly-α晕的形态与表面亮度，以探测电离气体分布中的不对称性。
• 提出，延伸的尘埃气体盘——可能属于宇宙丝状结构——可导致不对称遮蔽，从而解释相关的射电-光学不对称性。
• 评估3C273这一极端案例，其单侧射电辐射挑战标准模型，并为晚期喷流演化情景提供启示。

实验结果

研究问题

• RQ1 若方向是唯一差异，类星体中观测到的更强不对称性是否与较慢的热点速度（≈c/100）一致？
• RQ2 高红移的强大射电源是否比低红移对应体表现出更多扭曲的射电结构？
• RQ3 经典双喷流射电源中回流速度的典型值是多少，其与热点速度的关系如何？
• RQ4 Ly-α晕的表观不对称性在多大程度上可可靠用于识别近侧瓣，其与瓣去极化不对称性的相关性如何？
• RQ5 弱头类星体中热点衰减的原因是什么，这是否会 destabilize 喷流，对法纳罗夫-莱利统一模型有何启示？

主要发现

• 去极化不对称性（兰金-加里森效应）与相对论性整体运动强相关，支持基于方向的类星体与射电星系统一模型。
• 延伸发射线区域中观测到的射电-光学不对称性表明，可能由延伸气体盘引起的不对称尘埃遮蔽，是导致观测不对称性的关键驱动力。
• 瓣和热点处的谱指数不对称性可能受本征、环境和方向效应的混合影响，目前尚无明确共识其主导原因。
• 3C273的极端单侧性挑战标准模型，表明真正单侧喷流可能源于极端环境或动力学条件。
• 宿主星系周围的延伸尘埃气体盘可能同时解释去极化不对称性和相关射电-光学不对称性，为统一模型提供超越简单方向效应的新环境解释。
• 喷流的晚期演化阶段可能涉及热点的渐进衰减，可能使喷流不稳定，这可解释弱头类星体的存在，并为FR I与FR II源的统一提供启示。