[论文解读] MOJAVE: XVIII. Kinematics and Inner Jet Evolution of Bright Radio-Loud Active Galaxies

M. L. Lister, D. C. Homan+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 30, 2021

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究利用1994年至2019年间的15 GHz VLBA数据，分析了447个明亮射电噪活动星系核的喷流运动学及内喷流演化，追踪了1,923个喷流特征在五个或更多观测历元中的行为。结果表明，60%的充分采样特征表现出加速或非径向运动，其中13个活动星系核显示出位置角（PA）的系统性变化，表明在喷流基底附近存在进动流不稳定性，提示喷流基底动力学比以往认为的更为复杂。

ABSTRACT

We have analyzed the parsec-scale jet kinematics of 447 bright radio-loud AGN, based on 15 GHz VLBA data obtained between 1994 August 31 and 2019 August 4. We present new total intensity and linear polarization maps obtained between 2017 January 1 to 2019 August 4 for 143 of these AGN. We tracked 1923 bright features for five or more epochs in 419 jets. A majority (60%) of the well-sampled jet features show either accelerated or non-radial motion. In 47 jets there is at least one non-accelerating feature with an unusually slow apparent speed. Most of the jets show variations of 10 to 50 deg in their inner jet position angle (PA) over time, although the overall distribution has a continuous tail out to 200 deg. AGN with SEDs peaked at lower frequencies tend to have more variable PAs, with BL Lacs being less variable than quasars. The Fermi LAT gamma-ray associated AGN also tend to have more variable PAs than the non-LAT AGN in our sample. We attribute these trends to smaller viewing angles for the lower spectral peaked and LAT-associated jets. We identified 13 AGN where multiple features emerge over decade-long periods at systematically increasing or decreasing PAs. Since the ejected features do not fill the entire jet cross-section, this behavior is indicative of a precessing flow instability near the jet base. Although some jets show indications of oscillatory PA evolution, we claim no bona fide cases of periodicity since the fitted periods are comparable to the total VLBA time coverage.

研究动机与目标

• 利用长期VLBA监测数据，研究明亮射电噪活动星系核中毫秒尺度喷流的长期运动学行为。
• 确定内喷流中观测到的位置角（PA）变化是否源于内在不稳定性，还是视线方向效应。
• 识别并表征具有非径向或加速运动的喷流特征，特别是那些在喷流基底附近指示进动流不稳定的特征。
• 研究喷流PA变化性、谱谱能量分布（SED）峰值频率以及费米LAT伽马射线关联之间的相关性。
• 通过整合截至2019年的新型VLBA数据，改进运动学建模，优化先前拟合结果，并排除约束不足的源。

提出的方法

• 使用1994年至2019年共25年期间的15 GHz VLBA数据，涵盖447个明亮射电噪活动星系核，其中包括2017至2019年新增的143幅总强度和线偏振图像。
• 利用模型拟合技术，在五个或更多历元中追踪1,923个明亮喷流特征，以确定其表观速度、位置角和加速度。
• 应用矢量与加速度模型，以区分喷流特征中的径向喷流与非径向或加速运动。
• 将位置角（PA）随时间的演化作为喷流基底不稳定的诊断工具，特别是系统性趋势以指示进动。
• 将PA变化性与SED峰值频率及费米LAT关联性相关联，以推断视线方向效应与喷流取向。
• 排除核心位置不确定或结构未解析的源（如NGC 1052、紧凑对称源）以确保运动学可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在明亮活动星系核中，充分采样喷流特征中有多大比例表现出非径向或加速运动？这对喷流动力学意味着什么？
• RQ2 内喷流位置角（PA）随时间的系统性变化是否表明喷流基底附近存在进动流不稳定性？
• RQ3 内喷流PA变化性与谱谱能量分布（SED）峰值频率及费米LAT伽马射线关联性之间有何相关性？
• RQ4 长期PA演化模式是否可归因于视线方向效应，特别是对于SED峰值频率较低的喷流？
• RQ5 存在何种证据表明喷流基底存在不稳定性？它们在数十年间多个特征的运动学演化中如何表现？

主要发现

• 在充分采样特征中，60%（共1,923个特征，分布在419道喷流中）表现出加速或非径向运动，表明其动力学远超简单的径向喷流模型。
• 在47道喷流中，至少一个特征表现出异常低的表观速度且无加速度，暗示可能存在减速或复杂流体结构。
• 大多数喷流在时间上表现出10°至50°的PA变化，且存在延伸至200°的连续长尾，表明喷流方向存在显著且多变的变化。
• SED峰值频率较低且与费米LAT伽马射线源相关的喷流表现出显著更高的PA变化性，与较小的视线角度一致。
• 13个活动星系核在连续特征中表现出系统性PA趋势——随时间持续增加或减少——表明喷流基底附近存在进动流不稳定性。
• 在PA演化中未发现明确的周期性，因为拟合周期与总观测基线相当，限制了对真正振荡行为的判断。