日韓合同 VLBI 観測網によるHigh Frequency Peaker 候補天体 J1129-0528 の観測的研究

藤本恭平(山口大学)

共同研究者：藤田和弘、新沼浩太郎(山口大学)

Introduction

AGN ジェット –電波/ガンマ線-

AGN ジェットからの放射

Blazar Mrk 421 の spectral energy distribution(SED)Fermi-LAT による全天を対象にしたガンマ線サーベイ
Blazar に偏った観測事実
Mis-aligned blazar(71)• Blazar はドップラーブーストにより増光されるため遠方でも明るい(他波長で同定しやすい)
unIDs(1525) AGN
Others (3009)• Mis-aligned blazar は増光されない
Blazar
為、真に明るい天体しか種族同 (565)(2938)
定されない→ mis-aligned blazar のガンマ線放 LAT によって検出されたガンマ線源の内訳(4FGL catalog) Total = 5099 (2019 May)
射機構はいまだ未解明(Migrioli+16)
unIDs (un-identified sources) : 未同定天体
Mis-aligned blazar : viewing angle が大きいAGN

Fermi-LAT collaboration 2019

Young radio source
Mis-aligned blazar の中にも数天体ほどガンマ線源に対応
する young radio source が報告されている(D’Ammand+15)

Young radio source• 噴き出して間もないジェットを有する• コンパクトな double/triple 構造を持つ• Convex spectrum を示す
High frequency peaker (HFP)• ピーク周波数が5 GHz 以上に出現
GHz peaked spectrum (GPS)3FGL J1728.0-6446 の位置誤差内に存在• ピーク周波数が ～ 1 GHz に出現 する GPS 天体 PKS 1718-649 (Migrioli+16)

統一モデルとガンマ線放射機構
AGN 統一モデル
Radio loud AGN ジェットは見込み角によって見え方が変わるが本質的には全て同じAGN ジェットである統一モデルに従うなら Blazar と mis-aligned blazar のガンマ線放射も同等の結果が得られるはず・・・

研究目的
AGN のガンマ線放射機構は統一モデルに従うのか

研究目的を達成するためにBlazar/mis-aligned blazar を比較・統計的議論する必要がある• Mis-aligned blazar のサンプルを増やすために同定・対応付けができていない unIDs に着目
Young radio sourceを含む mis-aligned blazar や 新種のAGN が隠れている可能性がある

Observation
unIDs 対応電波源フリンジ検出探査&高周波イメージング観測Japanese VLBI Network (JVN)
によるフリンジ検出探査
天体選出条件• unIDs. (2FGL catalog)内の電波源• Decl. > -30 deg• 𝑏 > 5 deg～ 900 kmObservation epoch
Array

Baseline sensitivity

1st trial: 2012
Ym32-Tk32(Fujinaga+16)
2nd trial: 2015
Ym32-Ht32(Fujita in prep.)

No. of detection / No. of target
unIDs (gamma-ray)
28/14919/31

NVSS orFIRST(radio)
28/845～ 2 mJy(scan: 3 min/source)

22/98～ 0.7 mJy
(scan: 10 min/source )KaVA による
23/43 GHz イメージング観測
JVN 1基線サーベイの検出天体の正体を解明するために実施
ターゲット：NVSS J112914-052856 (2FGL J1129.0-0532)
選考理由
1. 検出天体中最高レベルで明るいため(39.3 mJy @ 8 GHz)
2. ガンマ線源の位置誤差内で検出された電波源が1天体のみKVN and VERA Array (KaVA) Epoch

Date

Obs. Freq.

備考

12017 Feb 1723 GHz

Ursan なし

22017 May 25

23 GHz-32018 Feb 05

23 GHzTamna なし

積分時間(1 scan) ：100 sec

42018 Feb 06

43 GHz-帯域幅52018 Jun 06

23 GHz-6

2018 Jun 07

43 GHz-

基線長(最短/最長)：305/2270 km
分解能(23/43 GHz)：1.2/0.6 mas：512 MHzResults

2017/2018 KaVA 23/43 GHz 観測の結果

NVSS J112914-052856 のVLBIイメージとライトカーブ
1エポック(23 GHz ) 2エポック(23 GHz )コンパクトな構造 (with KaVA 23/43G res.)
最小分解可能サイズ(Lee+08) = 0.08 mas
Z=0.92 なので(Pena+17)

天体サイズの上限値 = 0.61 pc (@43 GHz)
ΔDecl. (mas)

3エポック(23 GHz ) 4エポック(43 GHz )5エポック(23 GHz )1 mas = 7.9 pc

6エポック(43 GHz )ΔR.A. (mas)NVSS J112914-052856 のVLBI イメージとライトカーブ
1エポック(23 GHz ) 2エポック(23 GHz )コンパクトな構造 (with KaVA 23/43G res.)
最小分解可能サイズ(Lee+08) = 0.08 mas
Z=0.92 なので(Pena+17)

天体サイズの上限値 = 0.61 pc (@43 GHz)
ΔDecl. (mas)

3エポック(23 GHz ) 4エポック(43 GHz )5エポック(23 GHz )1 mas = 7.9 pc

6エポック(43 GHz )ΔR.A. (mas)

準同時観測NVSS J112914-052856 のスペクトル
𝜶𝟒𝟑𝟒.𝟑 ∼ 𝟎. 𝟕𝜶𝟖.𝟒𝟎.𝟏𝟓 ∼ 𝟎. 𝟎𝟏

Low freq. : flat
High freq. : inverted

特異なスペクトル𝑆𝜈 ∝ 𝜈 𝛼Connected array

Discussion
NVSS J112914-052856 の種族推定

4FGL 天体との対応付け
Source name

R.A.

Decl.

Error circle

4FGLJ1129.2-0529

11h29m14.
76s-05d29m15s

5.0×4.5 arcmin2

NVSS
11h29m14. -05d28m56.5s
J112914-052856
08s

0.35×0.26 arcmin2

4FGL J1129.2-0529

Error circle

NVSS J112914-052856

Offset20.5 arcsec

NVSS J112914-052856 の正体
種族候補High frequency peaker
Blazar

NVSS J112914-052856
High Frequency Peaker
BlazarRadiostructure

cm-mm
spectrum

Flux variability(monthly scale)Compact
Compact
Core-jetInverted
ConvexFlat (convex*)

NoNo
yes

*Blazar は一時的なフレア現象により光学的に薄い高周波側のフラックスが上昇することがある(e.g. Torniainen +05)

NVSS J112914-052856 の正体
種族候補High frequency peaker
Blazar

NVSS J112914-052856
High Frequency Peaker
BlazarRadio
structure

cm-mm
spectrum

Flux variability(monthly scale)Compact
Compact
Core-jetInverted
ConvexFlat (convex)

No
No
yes

HFP の特徴と似ている？？

NVSS J112914-052856 = HFP ?
• HFP と仮定すると・・・log 𝑆𝜈

➢Synchrotron Self Absorption(SSA) による放射を見ている可能性 (Orienti +07)
➢スペクトル形状が convex に➢低周波帯においてスペクトル指数は 5/2

𝛼below ∼ 5/2log 𝜈
SSA の時のスペクトルの形状

NVSS J112914-052856 = HFP ?
• HFP と仮定すると・・・

log 𝑆𝜈

➢Synchrotron Self Absorption(SSA) による放射を見ている可能性 (Orienti +07)
➢スペクトル形状が convex に➢低周波帯においてスペクトル指数は 5/2

𝛼below ∼ 5/2log 𝜈
SSA の時のスペクトルの形状

少なくても 23 GHz 以上にピーク周波数が出現すると予想される
NVSS J112914-052856 のスペクトルは5/2 よりも傾きが緩やか！

𝜶𝟐𝟑𝟒.𝟑 ∼ 𝟎. 𝟖

NVSS J112914-052856 = HFP ?
• SSA に比べてスペクトルの傾きが緩やかな原因➢Inverted なジェット成分＋flat なコア成分を見ている可能性（構造が分解しきれていない為）
過去のVLA でHFP 候補天体を観測した論文においても同様に𝛼belo𝑤 < 5/2となった例がある(Dallacasa +00)

10log 𝐹𝜈 [Jy]

本観測と同様に構造を分解しきれていなかったためジェット/コア成分がコンタミ →𝜶𝟒.𝟗
𝟏.𝟒 ∼ 𝟏. 𝟕𝟐

1

𝝂𝐩𝐞𝐚𝐤 = 𝟏𝟏 GHz
0.1

110100log 𝜈 [GHz]NVSS J112914-052856 = HFP ?
Connected array のデータ点は分解能が他のVLBI データ点より悪い• 広がった構造が存在する可能性• 数年 – 数十年の時間差があるた

め強度変動をしている可能性

𝜶𝟖.𝟒𝟎.𝟏𝟓 ∼ 𝟎. 𝟎𝟏

結論• NVSS J112914-052856 はHFP の可能性が高い➢Monthly scale での強度変動なし➢Inverted なスペクトル形状➢KaVA 43 GHz でも分解できないほどコンパクトな構造 ( < 0.61 pc)➢予想ピーク周波数 > 23 GHz (VLBI スケールでは最も高周波)ガンマ線源 4FGL J1129.2-0529 と対応している可能性もあるため初のガンマ線放射HFPかも？

• しかし種族決定には至らず・・・

まとめ
研究目的
AGN のガンマ線放射機構は統一モデルに従うのか• Blazar/mis-aligned blazar の比較・統計的な議論が必要➢2012/2015年にunIDs 対応電波源のフリンジ検出のためにJVN 1基線サーベイを実施➢検出天体中でも明るいNVSS J112914-0528 の正体解明のため KaVA 23/43 GHz でイメージング観測➢Young radio source の一種である HFP である可能性