[论文解读] High frequency peakers. I. The bright sample

D. Dallacasa, C. Stanghellini+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2000

Radio Astronomy Observations and Technology被引用 13

一句话总结

本文通过交叉比对87GB（4.9 GHz）和NVSS（1.4 GHz）巡天，识别出55个高频峰值射电源（HFPs）——即谱峰高于5 GHz的射电源——的样本。利用同时进行的多频段VLA观测，作者将这些稀有、紧凑的源识别为潜在的最年轻射电源，其估计大小为0.3–3毫角秒，动力学年龄约为10^3年，但显著的变异性表明，存在被多普勒增强（Doppler-boosted）源污染的可能性。

ABSTRACT

Here we present a sample of sources with convex radio spectra peaking at frequencies above a few GHz. We call these radio sources High Frequency Peakers (HFPs). This sample extends to higher turnover frequencies than the samples of Compact Steep Spectrum (CSS) and GHz Peaked Spectrum (GPS) radio sources. HFPs are rare due to the strong bias against them caused by their turnover occurring at frequencies about one order of magnitude higher than in CSS-GPS samples. The sample has been selected by a comparison between the Green Bank survey (87GB) at 4.9 GHz and the NRAO VLA Sky Survey (NVSS) at 1.4 GHz. Then the candidates have been observed with the VLA at 1.365, 1.665, 4.535, 4.985, 8.085, 8.485, 14.96 and 22.46 GHz in order to derive a simultaneous radio spectrum, and remove variable sources from the sample. The final list of genuine HFP sources consists of 55 objects with flux density exceeding 300 mJy at 4.9 GHz at the time of the 87GB observation. Optical identifications are available for 29 of them; 24 are high redshift quasars, 3 are galaxies (one of them has indeed broad lines in the optical spectrum) and 2 are BL Lac objects. The remaining sources are mostly empty fields (17) on the digitised POSS or have uncertain classification (9).

研究动机与目标

• 识别并表征一类具有显著高于传统GPS/CSS样本中谱峰频率的紧凑、年轻射电源。
• 研究HFPs是否代表射电源生长的最早演化阶段，即在GPS和CSS阶段之前。
• 鉴于其对亚毫米和毫米波发射的潜在贡献，评估HFPs在宇宙微波背景（CMB）前景中的作用。
• 通过多频段射电和光学数据，区分本质上年轻的紧凑源与多普勒增强（beamed）源。
• 利用等能分配关系和大小-谱峰频率关系，确定HFPs的物理尺寸、动力学年龄和谱演化特征。

提出的方法

• 交叉比对87GB（4.9 GHz）和NVSS（1.4 GHz）巡天，识别出具有倒谱指数（α > 0.5）且在4.9 GHz处通量密度大于300 mJy的源。
• 进行1.365–22.46 GHz频段的同步多频段VLA观测，以构建完整的射电谱并检测通量变异性。
• 采用等能分配假设和0.75的谱指数，从谱峰频率关系估算源组分大小（0.3–3 mas）和源最大尺寸（LS）。
• 应用O'Dea（1998）提出的谱峰频率与源尺寸之间的关系，估算动力学年龄约为10^3年。
• 开展光学对应体识别和光谱观测，以分类源并测定红移。
• 分析不同观测周期间的谱变异性，评估峰频率或通量密度的变化是否指示源膨胀或多普勒增强效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 谱峰频率高于5 GHz的射电谱的物理起源是什么？这些源与传统GPS和CSS源有何不同？
• RQ2 基于其尺寸和谱峰频率，HFPs能否被视为紧凑对称源（CSOs）演化过程中最年轻的阶段？
• RQ3 HFP样本中多普勒增强（beamed）源的污染程度如何？这由谱变异性与形态学特征所指示。
• RQ4 HFPs的估算尺寸和动力学年龄与射电源演化年轻模型的预测相比如何？
• RQ5 HFPs对毫米波和亚毫米波段宇宙微波背景（CMB）的贡献有多大？

主要发现

• 最终样本包含55个真实的HFP源，其在4.9 GHz处通量密度大于300 mJy，源自87GB与NVSS巡天的交叉比对。
• HFPs的估算组分大小在0.3至3毫角秒之间，源最大尺寸（LS）为数十毫角秒，表明其显著小于典型的GPS/CSS源。
• 动力学年龄估算约为10^3年，与HFPs代表紧凑对称源最早演化阶段的假设一致。
• 谱变异性普遍存在：14个源表现出显著的通量和谱形变化，其中一个源（J1016+0513）的峰频率从约22 GHz移动至7.1 GHz，若由纯膨胀引起，则暗示膨胀速度约为15.6c。
• 光学识别结果确认了24个高红移类星体、3个星系（其中1个具有宽线）、2个BL Lac源，以及17个无光学对应体或分类不确定的源。
• 部分源的高变异性及谱形变化表明，存在显著的多普勒增强（Doppler-boosted）源污染，挑战了所有HFPs均为本质年轻源的假设。