Broad Absorption Line Quasarsの構造決定に電波からアプローチ
林 隆之 (Univ. Tokyo , NAOJ/VLBI)
共同研究者：土居 明広 (ISAS/JAXA), 永井 洋 (NAOJ/ALMA)

Broad Absorption Line Quasarsに付随するコンパクトな非熱的ジェットの電波観測研究
林 隆之 (Univ. Tokyo , NAOJ/VLBI)
共同研究者：土居 明広 (ISAS/JAXA), 永井 洋 (NAOJ/ALMA)秋山 和徳 (NAOJ/VLBI), 浅田 圭一 (ASIAA)

1.Introduction
Extragalactic radio sources

 Radio morphology– Radiated by synchrotron radiation

Cygnus A
Lobe
Hotspot
JetJetCore

Lobe

Hotspot3

Introduction:
Broad Absorption Line (BAL) quasars– 青方偏移した金属吸収線 (e.g. CIV, Mg II) @ rest-UV• Ｚ〜2より遠方で多く発見– 大きな等価幅;– 大きなドップラー偏移;⇒降着円盤風の熱的ガスが吸収体？	

– ~15%のクェーサーが BALを持つ (SDSS DR5, Shen+2008)
Proga+ 2000

CIV	Gregg+ 2000
4

Introduction：
BAL quasarsに付随する電波源

 BAL quasarsの電波源サイズ (Becker+ 2000)– 大規模ジェット天体がnon-BAL quasar に比べ少なく– kpcスケール以下のコンパクト電波源が多い
200kpc	Montenegro-Monte+ 2008

300pc	

 Question
１. BAL quasarsに多いコンパクト電波源の正体は？
２. なぜBAL quasarsにコンパクト電波源が多いのか？
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QUESTION 1
１. BAL quasarsに多いコンパクト電波源の正体は？
（これまでの取り組み）

２つの仮説– 比較的生まれて間もないジェットを持つ若い電波源？
– pole-onで見かけのサイズが小さいだけ？（Blazar ？）Proga+ 2000

アウトフローの噴出角にも示唆？	

Introduction：
BALと電波源進化の関係

 BAL quasarsの電波スペクトル– BAL quasarsは凸型スペクトルを示す (Montenegro-monte+ 2008)
凸型スペクトルは若い電波源の特徴
BAL quasars には若い電波源が多い ？

Montenegro-Monte+ 20087

Introduction：
若い電波源とBlazar 問題点– ブレーザーの若い電波源への contamination• スペクトルだけでは区別が難しい

Flat	

Flux

Flux

凸型	

凸型	

Frequency
Jet	

若い電波源	

FrequencyBlazar	Plasma	Disk	8

Introduction：
若い電波源とBlazar

 解決法
偏波とジェット形態を見る– 偏波の違いJet	

• Plasma中のFaraday rotation
磁場をもったplasmaでは電磁波は旋光
非一様なplasmaがあるとbeam内で消偏波
若い電波源では中心部で偏波率〜ゼロ

Plasma	Disk	– 形態の違い• 相対論的beaming効果
ジェットをpole-onから見ると近づくjetが明るく遠ざかるjetが暗く見える
Blazarではone-sided jet
Disk	Jet	

9Introduction：
本研究の目的 狙いとアプローチ– BALクェーサーのコンパクト電波源は若い電波源か判定を• ジェット形態と偏波と併せて天体の種別を同定
スペクトルcore偏波

jet形態

若い電波源

凸型

弱い

two-sided jet

BlazarFlat/凸型

強い

one-sided jet

若い電波源	

Blazar	偏波弱	偏波強	10Introduction：
VLBIによる先行研究

 BAL quasarsのVLBIイメージングは黎明期– Viewing angleに系統的な傾向なし• 8天体 one-sided jet, 3天体 two-sided jet（Montenegro-monte+2008）– 天体の性質にはまだ迫れていない• 3周波以上の観測は2天体のみ，多周波偏波観測はまだ(Kunert- Bajraszewska+2006, Reynolds+2009)「ちょっと見てみました」という研究がほとんど

11

Observation：
観測 観測装置：VLBA– VLBI専用鏡＠USA 最大基線長8600km– 空間分解能• 20 cm ： 〜10mas• 6 cm ： 〜2mas• 3.6 cm： 〜1mas（1mas〜8.4pc@z~2）

 観測＠ 2010 Jun 25（PI: Hayashi）– 偏波イメージング感度• 3σ 〜 1mJy/beam※ アーカイブ（90cm）も利用
12

Observation：
天体選定

 Sample selection– SDSS DR3 quasars– BALQ (Trump+ 2006)– VLA FIRST 電波源– ピークFlux– VLBI検出＠OCTAVE– 本観測＠VLBA

46,420 天体
4,784 天体492 天体
23 天体
20 天体
4 天体
今回報告は J1159+0112の1天体

 J1159+0112– VLAで点源– 凸型スペクトル（Montenegro-monte+ 2008）13

Result:
Total intensity map
327 MHz	

1.7 GHz	

Unresolved
in VLA-scale

8.3 GHz	

4.9 GHz	

1414

Result：
Spectral index and polarization map

1.7–4.9GHz	
：E vector	

1.7 GHz	：degree ofpolarization

Jet	

Undetected	

500pc	

500pc	

15

Discussion:
若い電波源かBlazarか？

 本観測– J1159+0112• 無偏波コア• Two-sided ジェット

BALではなく若い電波源
quasarのコンパクト電波源はBlazar
一般に若い電波源である可能性あり
 先行研究２天体(Kunert- Bajraszewska+2006, Reynolds+2009)– 他に多周波VLBI観測された全2天体も若い電波源– 我々の研究を加えて打率3/3（今後，要サーベイ観測）

QUESTION ２
２. なぜBAL quasarsにコンパクト電波源が多いのか？
若い電波源？ （今後の計画）

２つの仮説– 降着円盤風と非熱的ジェットは同時に駆動される？

– BAL quasar のコンパクト電波源は大きくなれない？
こちらを作業仮説としてアプローチ

Introduction :銀河進化とBAL quasars

Ellliptical

Pure disk
galaxyNo relation between
BH and bulge

Pseudo-bulge (Kormendy+ 2011)

Major merger

Correlation between BH
mass and bulge massBALClassical bulge
BAL works as
AGN feedback tothe galaxy ??

Starburst, buried quasar ?

Quasar phaseIntroduction :銀河進化とBAL quasars

BALQuasars	

Starburst, buried quasar ?

Quasar phase

ULIRG	星形成段階からクェーサー段階で何が起きているか？	

(Lipari+ 2006)

Activity
AmountSize	

BAL quasarはnon-BAL quasarより
ISM richな環境にいるのでは？

Dust

BAL	
Jet	
Time	

Method :ISM richな環境と電波ジェット
ISM richな環境では電波ジェットの成長は抑制される？

 力学的年齢とスペクトル年齢– 力学的年齢
ジェットの速度と天体サイズから推定– スペクトル年齢
加速粒子の放射損失から予測されるスペクトルの折れ曲がりから推定

見かけは子ども頭脳は大人？

Flux

ジェットは高周波から暗くなる（スペクトル年齢）	

Frequency

Method:
ISM richな環境と電波ジェット
 Non-BAL quasarsの電波ジェット（e.g. CTD93; Nagai+2006）

力学年齢とスペクトル年
齢は a few factorで一致(Nagai+ 2006)

力学年齢	

電波ジェットは抑制されていない

スペクトル年齢	Method:
ISM richな環境と電波ジェット
 BAL quasarsの電波ジェット– ISMに抑制され，スペクトル年齢 >> 力学年齢 か？
– 各種 電波望遠鏡に鋭意 観測提案中！！
（NMAで観測済み，GMRT/VLBAに観測提案中）

BALクェーサーはULIRGのダスト・プラズマの残り香をもったクェーサーか？

Introduction :銀河進化とBAL quasars

Starburst, buried quasar ?

Quasar phase

ISM量の違いがジェットの抑制に反映されるか？	
ISM richな環境にいるほど電波ジェットは抑制されてる？

Activity
AmountSize	

Dust
たくさん抑制？

抑制なし

BAL	
少し抑制？

Jet	Time	Summary BAL quasarにはコンパクトな電波源が多い– コンパクト電波源の正体は？
• 若い電波源かBlazarかどちらか。
• 我々の観測では若い電波源を1天体同定• 先行研究と併せて3/3が若い電波源– なぜコンパクト電波源が多いか？
• 仮説：Dense ISMに覆われて電波ジェットが抑制されてる？
• 方法：力学的年齢とスペクトル年齢の比較• Non-BAL quasarsでは両者は概ね一致• BAL quasarsではどうなのだろうか？？（観測 提案中）高エネルギー物理を利用してAGN-銀河共進化にアプローチ！