[论文解读] The GHz-Peaked Spectrum radio galaxy 2021+614: Detection of slow motion in a compact symmetric object

W. Tschager, R. T. Schilizzi+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 2000

Radio Astronomy Observations and Technology被引用 8

一句话总结

本研究利用5 GHz（VSOP）和15 GHz（地面）的多 epoch VLBI 数据，检测了 GHz-峰值谱射电星系 2021+614（一种紧凑对称源，CSO）中的亚光速运动。通过比较1987.9年和1997.8年的uv数据集，检测到两个主要成分之间的投影分离度增加了3.0%，得出退行速度为 $0.12 \pm 0.02\,h^{-1}c$，动力学年龄为 $440 \pm 80$ 年，支持CSO是正在演化为FR I/II型源的年轻射电源的模型。

ABSTRACT

We have analysed VSOP (VLBI Space Observatory Programme) data at 5 GHz and ground-based VLBI (Very Long Baseline Interferometry) data at 15 GHz for the GHz-Peaked Spectrum (GPS) radio galaxy 2021+614. Its morphology is consistent with it being a compact symmetric source extending over 30 h^-1 pc (H_0 = 100 h km s^-1 Mpc^-1, q_0 = 0.5). From a comparison with earlier observations we have detected an increase in the separation and a decrease in the size of the two most prominent components. We determine the projected speed with which these two components recede from each other to be 0.12+/-0.02 h^-1 c. Given the projected separation of the two components of 16.1 h^-1 pc, the infered kinematic age is 440+/-80 years, measured in the source reference frame. These results provide additional support for the contention that compact symmetric radio objects are young and the precursors of the classical FR I or FR II radio sources. The sizes of individual components appear to contract with time which is not consistent with the self-similar evolution model for peaked spectrum sources. In order to overcome problems related to the estimation of uncertainties for separation measurements between source components, we have developed and applied a method that compares two uv-data sets obtained at different epochs. This method parametrizes the most important structural change, the increase in separation between components, by rescaling the u and v axis of the amplitude interference pattern. It provides best-fit values for the parameters and uses a bootstrap method to estimate the errors in the parameters.

研究动机与目标

• 使用高分辨率射电干涉测量技术，研究紧凑对称源（CSO）2021+614 在时间上的结构变化。
• 确定源组分的动力学年龄和投影退行速度，以检验其年轻性和演化阶段。
• 开发并应用一种新颖的uv数据比较方法，以检测组分运动，同时最小化光束和组分尺寸变化带来的系统误差。
• 评估观测到的演化是否与峰值谱源的自相似演化模型一致。
• 为 GPS 射电星系中存在亚光速运动提供直接证据，支持其被归类为年轻射电源。

提出的方法

• 在两个历元（1987.9 和 1997.8）获取了 2021+614 的 5 GHz VSOP 和 15 GHz 地面 VLBI 数据。
• 采用基于模型的 uv 数据比较技术，通过缩放幅度干涉图的 u 和 v 轴来参数化组分分离度的变化。
• 将缩放后的模型拟合到可见度数据，以确定 u 轴和 v 轴拉伸的最佳拟合尺度因子 $s_u$ 和 $s_v$，以及幅度校正因子 $s_a$。
• 应用自助抽样方法，通过从1997.8年数据集中生成100个随机的50%子集，来估计 $s_u$ 和 $s_v$ 的误差。
• 使用公式 $s = \left[(s_u-1)^2\sin^2\psi_1 + (s_v-1)^2\cos^2\psi_1\right]^{1/2}$ 计算从尺度因子得出的投影分离度增加，其中 $\psi_1$ 是组分 B 的位置角。
• 使用动力学年龄公式 $t = r / v_{\text{proj}}$，结合投影分离度 $r = 16.1\,h^{-1}\text{pc}$ 和速度 $v_{\text{proj}} = 0.12\,h^{-1}c$，推导出源的年龄。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否利用多 epoch VLBI 数据，在1987.9年和1997.8年之间检测到2021+614射电形态的结构变化？
• RQ2 2021+614中两个主要组分的投影退行速度是多少？是否支持其为年轻动力学年龄？
• RQ3 观测到的演化是否与紧凑对称源的自相似演化模型一致？
• RQ4 uv数据比较方法能否有效检测组分运动，同时最小化光束和组分尺寸变化带来的误差？
• RQ5 基于测量的组分分离度和退行速度，2021+614的推断动力学年龄是多少？

主要发现

• 2021+614的两个主要组分在1987.9年到1997.8年之间，其投影分离度增加了3.0%，表明存在真实运动。
• 组分的投影退行速度为 $0.12 \pm 0.02\,h^{-1}c$，是基于9.9年间测量到的分离度增加得出的。
• 源的推断动力学年龄为 $440 \pm 80$ 年，以源的静止系测量，支持其被归类为年轻射电源。
• 组分尺寸随时间收缩的观测结果与峰值谱源的自相似演化模型不一致。
• 自助法得到 $s_u = 1.0443 \pm 0.0005$ 和 $s_v = 1.0212 \pm 0.0010$，在高置信度下确认了测量到的结构变化具有显著性。
• 幅度校正因子 $s_a = 0.88$ 表明存在残余系统性偏移，可能源于历元间组分尺寸和形状的差异，但不影响运动检测。