[论文解读] Multifrequency VLBA Monitoring of 3C 273 during the INTEGRAL Campaign in 2003 - I. Kinematics of the Parsec Scale Jet from 43 GHz Data

T. Savolainen, K. Wiik+2 more|CERN Bulletin|Sep 21, 2005

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 27被引用 38

一句话总结

本研究利用2003年INTEGRAL观测期间的43 GHz VLBA观测数据，分析了3C 273的毫秒级喷流的运动学特性，发现喷流在南部边缘附近存在更快的组分，呈现出速度梯度。对于新喷出的组分C2，测得多普勒因子δ(C2) = 5.5 ± 1.9，由此推算出洛伦兹因子为8–18，表明速度梯度并非仅由视线方向效应引起，而是存在本征速度差异。

ABSTRACT

In this first of a series of papers describing polarimetric multifrequency Very Long Baseline Array (VLBA) monitoring of 3C 273 during a simultaneous campaign with the INTEGRAL gamma-ray satellite in 2003, we present 5 Stokes I images and source models at 7 mm. We show that a part of the inner jet (1-2 milliarcseconds from the core) is resolved in a direction transverse to the flow, and we analyse the kinematics of the jet within the first 10 mas. Based on the VLBA data and simultaneous single-dish flux density monitoring, we determine an accurate value for the Doppler factor of the parsec scale jet, and using this value with observed proper motions, we calculate the Lorentz factors and the viewing angles for the emission components in the jet. Our data indicates a significant velocity gradient across the jet with the components travelling near the southern edge being faster than the components with more northern path. We discuss our observations in the light of jet precession model and growing plasma instabilities.

研究动机与目标

• 利用2003年INTEGRAL观测期间的高分辨率43 GHz VLBA数据，分析3C 273毫秒级喷流的运动学特性。
• 通过同时的流量密度变化和光传播时延分析，准确测定喷流组分的多普勒因子。
• 研究观测到的速度梯度和非径向运动的成因，区分视线方向效应与本征动力学的影响。
• 通过提供可靠的运动学模板，为后续的光谱和偏振分析奠定多波段建模基础。
• 评估观测到的组分运动与摆动喷流模型及流体动力学解释的兼容性。

提出的方法

• 在2003年九个月内获取了五张3C 273的43 GHz总强度VLBA图像。
• 对每张图像使用高斯组分模型拟合，以追踪组分位置和流量密度随时间的变化。
• 使用Difwrap程序估算组分参数的稳健位置不确定度。
• 利用流量密度变化和光传播时延延迟，估算显著组分的多普勒因子。
• 根据多普勒因子和观测到的视向速度，计算洛伦兹因子和喷流视线角度。
• 将观测到的组分运动与Abraham & Romero (1999)的摆动喷流模型预测进行比较，并对uv数据应用锥形处理以匹配空间分辨率。

实验结果

研究问题

• RQ1 3C 273的内禀毫秒级喷流（特别是核心附近，≤2 mas）的运动学行为如何？
• RQ2 观测到的喷流横向上速度梯度是由于不同视线角度造成的，还是本征速度差异所致？
• RQ3 能否通过流量变化和光传播时延分析，可靠地估算新喷出组分的多普勒因子？
• RQ4 观测到的组分运动与Abraham & Romero (1999)的摆动喷流模型预测相比如何？
• RQ5 喷流组分运动中非径向和弯曲轨迹的显著性，对流体动力学模型有何意义？

主要发现

• 在核心附近1–2 mas处，喷流在流动方向上被横向解析，显示出具有多个组分的展宽结构。
• 观测到明显的速度梯度，靠近南部边缘的组分运动更快（4.6–13.0 h⁻¹c），表明存在本征速度差异。
• 新喷出组分C2的多普勒因子确定为δ(C2) = 5.5 ± 1.9，为SSC建模提供了可靠依据。
• 洛伦兹因子范围为8至18，证实速度梯度并非仅由视线角度的投影效应引起。
• 观测到非径向和弯曲的运动轨迹，表明其轨迹非弹道，曲率半径较大，与流体动力学模型一致。
• 在对uv数据进行锥形处理以匹配Abraham & Romero模型的分辨率后，发现中等程度的一致性，表明平均喷流方向可能存在摆动，但单个组分表现出更快、更随机的变化。