[论文解读] The HST view of FR I radio galaxies: evidence for non-thermal nuclear sources

M. Chiaberge, A. Capetti+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 6, 1999

Radio Astronomy Observations and Technology被引用 17

一句话总结

本文基于哈勃空间望远镜对33个FR I射电星系的观测，检测到85%的案例中存在未分辨的核区源（中心紧凑核心，CCCs）。CCCs表现出光学与射电核心光度之间的紧密线性相关性，表明其为非热同步辐射发射，来自偏离视线方向的相对论喷流，支持FR I射电星系与BL Lac对象的统一模型，并暗示热吸积过程或遮蔽环面的影响极小。

ABSTRACT

Unresolved nuclear sources are detected by the Hubble Space Telescope in the great majority of a complete sample of 33 FR I radio galaxies belonging to the 3CR catalogue. The optical flux of these Central Compact Cores (CCC) shows a striking linear correlation with the radio core one over four decades, arguing for a non--thermal synchrotron origin of the CCC radiation. We also find evidence that this emission is anisotropic, which leads us to identify CCCs with the misoriented relativistic jet component which dominates in BL Lac objects. This interpretation is also supported by the similarity in the radio-to-optical and optical spectral indices. The high rate of CCC detection (85 %) suggests that a `standard' pc scale, geometrically thick torus is not present in low luminosity radio-galaxies. Thus the lack of broad lines in FR I cannot be attributed to obscuration. CCC fluxes also represent upper limits to any thermal/disc emission. For a $10^9 M_{\sun}$ black hole, typical of FR I sources, these limits translate into a fraction as small as less than $10^{-7}-10^{-5}$ of the Eddington luminosity.

研究动机与目标

• 利用高分辨率哈勃空间望远镜成像，研究FR I射电星系中未分辨核区源的性质。
• 确定这些星系核区的光学辐射是热辐射还是非热辐射，以及其是否与包含相对论喷流的统一模型一致。
• 通过分析核区辐射及其与射电性质的相关性，检验低光度射电星系中是否存在遮蔽环面。
• 通过设定中心区域热辐射的上限，约束FR I星系核区的吸积效率。
• 评估FR I星系中缺乏宽发射线是否源于遮挡，或源于电离光度本身过低。

提出的方法

• 获取了来自3CR星表的33个FR I射电星系完整样本的高分辨率哈勃空间望远镜（HST）图像。
• 利用HST数据测量了光学波段中未分辨核区源（中心紧凑核心，CCCs）的流量密度。
• 将光学核心光度（CCC）与178 MHz处的射电核心光度进行相关性分析，以评估谱能分布及辐射机制。
• 通过与已知的喷流源（如BL Lac对象）比较，利用谱指数对比分析CCC辐射的非各向同性特征。
• 假设无显著污染，将观测到的光学流量作为任何热盘或吸积盘辐射的上限。
• 估算典型质量为$10^9 M_{\sun}$的黑洞的爱丁顿光度比例，以约束吸积效率。

实验结果

研究问题

• RQ1 FR I射电星系中未分辨的核区源是否与相对论喷流产生的非热同步辐射一致？
• RQ2 观测到的光学与射电核心光度之间的线性相关性是否支持核区辐射源于喷流？
• RQ3 这些核区源的辐射是否表现出非各向同性特征，如大角度视见的相对论喷流所预期？
• RQ4 FR I星系中缺乏宽发射线是否可归因于环面遮挡，还是源于电离光度本身过低？
• RQ5 FR I星系核区热吸积光度的上限是多少？与爱丁顿极限相比如何？

主要发现

• 在33个FR I射电星系中的28个（85%）检测到未分辨的中心紧凑核心（CCC），表明存在普遍的核区成分。
• CCCs的光学核心光度与射电核心光度在四十年光度动态范围内表现出紧密的线性相关性，强烈支持其非热同步辐射起源。
• CCCs与BL Lac对象在射电-光学及光学谱指数上的相似性，支持CCCs为偏离视线方向的相对论喷流成分的解释。
• 辐射的非各向同性特征与相对论束射效应一致，进一步支持FR I射电星系与BL Lac对象的统一模型。
• 对于$10^9 M_{\sun}$的黑洞，观测到的CCC流量为任何热辐射设定了约$\sim 10^{-7}$至$10^{-5}$的爱丁顿光度上限，表明吸积效率极低。
• 绝大多数源中未检测到可分辨的热盘组分，且缺乏遮蔽环面存在的证据，挑战了低光度射电星系中存在标准几何厚环面的假设。