[论文解读] Bendings of radio jets in BL Lacertae objects I: EVN and MERLIN observations

P. Cassaro, C. Stanghellini+3 more|ArXiv.org|Nov 14, 2001

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 13被引用 12

一句话总结

本研究利用5 GHz频段的高分辨率EVN和MERLIN观测，调查BL Lac对象中射电喷流错位喷流的起源。尽管螺旋形喷流被提出用以解释90°错位，但仅有两个源显示出可能的螺旋形特征，且一个具有约90°错位的源未显示任何螺旋性证据，表明螺旋形喷流无法解释所有错位现象。非共面弯曲或多重喷流组分可能为更合适的解释。

ABSTRACT

Several blazars, and BL Lac objects in particular, show a misalignment between the jet orientation on parsec and kiloparsec scales. Some authors (i.e. Conway & Murphy, 1993) have attempted to explain this behaviour invoking helical jets for misalignment angles around 90$\degr$, showing how in this case there are interesting implications for the understanding of the medium into which the jet is expanding. By comparing sensitive VLA observations (Cassaro et al., 1999) with images available in the literature for the BL Lac objects from the 1-Jy Sample (Stickel et al., 1991), it is clear that there is a wide range of misalignments between the initial jet direction and the kpc-scale jet, when detected. We have carried out VLBI observations of these BL Lac objects, in order to investigate the spatial evolution of the radio jets from few tens to hundreds of mas, and to search for helical jets in this class of sources. We present here the first dataset obtained from EVN+MERLIN observations at 5 GHz for seven objects. From these observations we never have a clear detection of helical jets, we only have a possible signature of their presence in 2 objects. In only one of the sources with a misalignment angle around 90$\degr$ the presence of helical jets can be ruled out. This implies that it is not possible to invoke helical jets to explain the morphology of all the sources showing a misalignment of about 90$\degr$ between the parsec and the kiloparsec scale jets.

研究动机与目标

• 确定螺旋形喷流是否能解释BL Lac对象中毫秒秒差距尺度与千秒差距尺度射电喷流之间观测到的错位。
• 利用甚长基线干涉测量（VLBI）技术，研究喷流从数十到数百毫角秒尺度的空间演化。
• 检验螺旋形喷流形态（由进动或开尔文-赫尔姆霍兹不稳定性驱动）是否能解释错位角分布中约90°处的次峰。
• 评估替代模型（如来自吸积盘不同区域的双喷流系统）是否能更好地解释观测到的形态和错位分布。
• 评估环境介质相互作用和喷流准直化在塑造观测到的喷流结构中的作用。

提出的方法

• 针对1-Jy样本中的七个BL Lac对象，利用欧洲甚长基线干涉网（EVN）和MERLIN在5 GHz频段进行高分辨率VLBI观测。
• 将EVN和MERLIN数据结合，实现亚毫角秒分辨率，从而对数十至数百毫角秒范围内的喷流结构进行成像。
• 分析喷流位置角在不同尺度上的演化，量化毫秒秒差距尺度与千秒差距尺度喷流取向之间的错位角（ΔPA）。
• 评估曲率、准直化和组分对齐等形态特征，以识别潜在的螺旋结构。
• 将观测到的喷流形态与螺旋形喷流的理论预测进行比较，包括共振频率模型（ω* ≈ 1.3c_ext/R）和饱和行为。
• 评估观测结构与非共面弯曲或多组分喷流的一致性，特别是在ΔPA ≈ 90°的源中。

实验结果

研究问题

• RQ1 螺旋形喷流结构是否能解释BL Lac对象中毫秒秒差距尺度与千秒差距尺度喷流之间约90°的观测错位角？
• RQ2 在样本中是否存在清晰的螺旋形喷流形态观测证据，特别是在ΔPA较大的源中？
• RQ3 错位角分布中的次峰（约90°）是否能由单一机制（如螺旋形喷流进动）解释？
• RQ4 喷流准直化及中间尺度（数十至数百毫角秒）的结构特征如何与整体喷流错位相关？
• RQ5 替代模型（如来自吸积盘不同区域的双喷流系统或非共面弯曲）是否与观测数据更一致？

主要发现

• 在七个观测到的BL Lac对象中，均未发现清晰的螺旋形喷流结构。
• 仅有两个源（1147+245和2131−021）显示出与可能螺旋形喷流一致的形态特征，其错位角分别为80°和36°。
• 在源1803+784中，强烈的喷流准直性丧失表明其为激波诱导的弯曲，而非螺旋形形态。
• 一个错位角接近90°的源（1803+784）未显示任何螺旋形结构的证据，与螺旋形喷流模型作为普遍解释相矛盾。
• 在高错位角源中缺乏一致的螺旋形特征，表明螺旋形喷流无法单独解释ΔPA分布中的次峰。
• 非共面弯曲或多组分喷流是解释90°错位峰的更合理解释，尤其考虑到多个高ΔPA源中均未发现螺旋形特征。