[论文解读] Radio Sources in Low-Luminosity Active Galactic Nuclei. III. "AGNs" in a Distance-Limited Sample of "LLAGNs"

Neil M. Nagar, H. Falcke+2 more|ArXiv.org|Jul 8, 2002

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena参考文献 121被引用 111

一句话总结

本研究对距离19 Mpc内的96个低光度活动星系核（LLAGNs）进行了高分辨率射电巡天，发现近一半的LINERs和低光度Seyferts拥有亮度温度≥10⁸ K的紧凑、谱指数平坦的射电核，强烈表明存在吸积的超大质量黑洞。射电核的辐射功率与黑洞质量、星系核球亮度以及光学发射线亮度相关，支持LLAGNs中普遍存在低吸积率活动星系核的结论。

ABSTRACT

(abbreviated): This paper presents the results of a high resolution radio imaging survey of all known (96) low-luminosity active galactic nuclei (LLAGNs) at D<19Mpc. We find that almost half of all LINERs and low-luminosity Seyferts have flat-spectrum radio cores when observed at 150mas resolution. Higher (2mas) resolution observations of a flux-limited subsample have provided a 100% (16 of 16) detection rate of pc-scale radio cores, with implied brightness temperatures > 10^8 K. The five LLAGNs with the highest core radio fluxes also have pc-scale `jets.' Compact radio cores are almost exclusively found in massive ellipticals and in type1 nuclei. The core radio power is correlated with the nuclear optical `broad' Halpha luminosity, the nuclear optical `narrow' emission line luminosity and width, and with the galaxy luminosity. In these correlations LLAGNs fall close to the low-luminosity extrapolations of more powerful AGNs. About half of all LLAGNs with multiple epoch data show significant inter-year radio variability. Investigation of a sample of ~150 nearby bright galaxies, most of them LLAGNs, shows that the nuclear (<150mas size) radio power is strongly correlated with both the black hole mass and the galaxy bulge luminosity; linear regression fits to all ~150 galaxies give: log P(2cm) = 1.31 log M_blackhole + 8.77 and log P(2cm) = 1.89 log L_B(bulge) - 0.17. Low accretion rates are implied in both advection- and jet-type models. In brief, all evidence points towards the presence of accreting massive black holes in a large fraction, perhaps all, of LLAGNs.

研究动机与目标

• 确定在一个完整、距离受限的低光度活动星系核（LLAGNs）样本中，紧凑射电核的出现频率。
• 研究LLAGNs中射电发射的性质，区分活动星系核驱动与恒星形成相关的起源。
• 通过检查射电核功率、黑洞质量与核区发射线性质之间的相关性，检验LLAGNs是否包含吸积的超大质量黑洞。
• 评估星系形态与核球亮度在塑造LLAGNs中射电与光学发射线特征方面的作用。

提出的方法

• 利用甚长基线阵列（VLA）和超长基线阵列（VLBA）对19 Mpc内全部96个LLAGNs进行了高分辨率2 cm（150 mas）和6 cm（2 mas）射电观测。
• 测量核区流量密度、亮度温度与谱指数，以识别指示同步辐射发射（来自吸积流或喷流）的谱指数平坦的紧凑射电核。
• 采用偏相关分析，分离黑洞质量与核球亮度对核区射电功率的独立影响。
• 分析2 cm与3.6 cm波段的年际变异性，评估紧凑射电源的动态特性。
• 利用发射线诊断比率与Hα线宽对核区进行分类，划分为LINER、Seyfert或过渡类型，并与射电性质进行关联。
• 对约150个近邻明亮星系的完整样本拟合线性回归模型，量化核区射电功率与黑洞质量（log P₂cm = 1.31 log Mₘₚₒ + 8.77）和核球亮度（log P₂cm = 1.89 log Lʙ - 0.17）之间的比例关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 LLAGNs中紧凑、谱指数平坦的射电核是否如活动星系核统一模型所预测的那样，表明存在吸积的超大质量黑洞？
• RQ2 在一个完整、距离受限的LINERs与低光度Seyferts样本中，pc尺度射电核的出现频率如何？
• RQ3 LLAGNs中核区射电功率、黑洞质量与核球亮度之间的相关性如何？这些相关性对吸积物理有何启示？
• RQ4 LLAGNs中射电性质与光学发射线亮度和宽度的相关性有多大？这些相关性如何与统一模型关联？
• RQ5 LLAGNs中的射电核在时间上是否具有变异性？这对其起源与稳定性有何启示？

主要发现

• 在VLBA以2 mas分辨率观测的16个LLAGNs中，100%显示出亮度温度≥10⁸ K的紧凑、谱指数平坦的射电核，表明其为非热、类AGN的发射。
• 核区射电功率与黑洞质量（log P₂cm = 1.31 log Mₘₚₒ + 8.77）和核球亮度（log P₂cm = 1.89 log Lʙ - 0.17）均呈强相关，偏相关分析证实二者独立显著。
• 在具有多历元数据的LLAGNs中，一半以上在2 cm与3.6 cm波段表现出显著的年际射电变异性，支持其为动态、紧凑的辐射区域。
• 核心流量最高的五个LLAGNs均显示出解析的pc尺度喷流，进一步支持其为喷流或吸积驱动的起源。
• 核心射电功率与核区发射线亮度之比随核球亮度增加而上升，表明在质量大、核球主导的星系中，射电贡献更强。
• 具有紧凑射电核的过渡型核区，其发射线诊断比率接近LINERs/Seyferts，表明其为以AGN为主导的复合系统。