in english

Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego

 

Astronomiczny Obiekt Miesiąca: Grudzień 2024

< poprzedni Archiwum

4C70.19 - bardzo pokręcona radiogalaktyka

Za radiogalaktyki uważa się zazwyczaj aktywne jądra galaktyk (ang. active galactic nucleus, AGN) w centrach eliptycznych, a czasem i spiralnych galaktyk, które wysyłają potężne dżety energetycznych cząstek na odległości dziesiątek czy setek kiloparseków (kpc), a czasem nawet kilku megaparseków (Mpc). Oddziałując z otaczającym je ośrodkiem międzygalaktycznym (ang. intergalactic medium, IGM) dżety te tworzą różne kształty, loby, czy pióropusze, zależnie od początkowej energii oraz właściwości ośrodka, przez który się poruszają. Czasami te wyprodukowane kształty powodują, że trudno jest zaliczyć radiogalaktykę do któregoś ze znanych już typów. 4C70.19 jest tego świetnym przykładem.

Rysunek 1: Mapa 4C70.19 wykonana teleskopem LOFAR.


4C70.19 to radiogalaktyka, której dżety radiowe wykazują bardzo zaburzoną morfologię, między innymi niezwykłą strukturę w kształcie "haka" po jednej z jej stron (Lara i in. 2001, A&A, 370, 409). Druga strona źródła wygląda już względnie typowo, ze strukturą w rodzaju "gorącej plamy", która może być kojarzona z radiogalaktyką typu FRII (Fanaroff i Riley 1974, MNRAS, 167, 31). Niedawne obserwacje na niskich częstotliwościach radiowych, wykonane przez radioteleskop LOFAR (van Haarlem i in. 2013, A&A, 556, 2), z wysoką rozdzielczością oraz czułością, potwierdziły tę morfologię (Rysunek 1). To by jednak oznaczało, że jedno źródło wykazuje własności typowe dla różnych rodzajów radiogalaktyk. Aby dokładniej zbadać tę ciekawą radiogalaktykę, wykorzystano dostępne dane w szerokim zakresie częstotliwości, między innymi dedykowane i czułe radiowe obserwacje polarymetryczne z wykorzystaniem anteny teleskopu Effelsberg.

Wyniki tych właśnie obserwacji są przedstawione na rysunku 2. Kontury mapy wykonanej na wysokiej częstotliwości 8,35 GHz pokazane zostały wraz z liniami oznaczającymi rzut orientacji pola magnetycznego na sferę niebieską. Wysoka czułość na dyfuzyjną emisję radiową teleskopu Effelsberg pozwoliła dostrzec wielkoskalową strukturę wokół źródła. Co ciekawe, pole magnetyczne wydaje się być prostopadłe do osi jego dżetu, z wyjątkiem obszaru zagięcia północnego dżetu, w którym pole zmienia orientację z prostopadłej na równoległą do osi dżetu.

Do szczegółowego zbadania przebiegu obu dżetów 4C70.19 wykorzystano mapę radiową wysokiej rozdzielczości, wykonaną przy pomocy teleskopu LOFAR (przedstawioną na rysunku 1), przetworzoną przy użyciu filtru Sobel, który uwypukla obszary cechujące się gwałtownymi zmianami natężenia emisji. Tak zmodyfikowana mapa została przedstawiona na rysunku 3. Czarna i czerwona linia poprowadzone zostały wzdłuż linii propagacji obu dżetów, a bardziej znaczące zmiany kierunku zostały oznaczone krzyżykami oraz nazwami. Linie te wyraźnie sugerują już, że nie tylko północny dżet został wyraźnie zakrzywiony. Również dżet południowy (czerwona linia na rysunku 3) gwałtownie skręca (poza płaszczyzną nieba) w miejscu, gdzie dżet jest najjaśniejszy, a następnie zwraca się w kierunku zachodnim. To by oznaczało, że obserwowana asymetria źródła wynika z faktu, że północny dżet (oraz jego zagięcie) widzimy z grubsza w płaszczyźnie nieba, natomiast południowy dżet, choć zagięty podobnie, odkształca się "na zewnątrz", wzdłuż linii naszego widzenia. W takim przypadku owo bardzo asymetryczne źródło okazuje się całkiem symetryczne. Odległości zmierzone wzdłuż wyznaczonych linii propagacji dżetów zgadzają się w granicach 25 kpc, sięgając 300 kpc od aktywnego jądra galaktyki macierzystej.


Rysunek 2: Mapa 4C70.19 wykonana anteną teleskopu Effelsberg. Kontury przedstawiają emisję radiową, natomiast orientacja pola magnetycznego zaznaczona się liniami, których długość jest proporcjonalna do natężenia spolaryzowanej emisji radiowej.


Rysunek 3: Mapa 4C70.19 wykonana teleskopem LOFAR i przetworzona przy użyciu filtru "Sobel". Linie czarna i czerwona wskazują propagację dżetów, odpowiednio północnego i południowego.
Również zachowanie pola magnetycznego w 4C70.19 zostało szczegółowo zbadane, co pomogło sprawdzić, czy stwierdzone własności mogą wyjaśnić złożoną morfologię źródła. Rysunek 4 przedstawia mapę 4C70.19, powstałą z połączenia map z radioteleskopów VLA oraz Effelsberg. Liniami oznaczona została orientacja pola magnetycznego, a ich długość jest proporcjonalna do stopnia spolaryzowania emisji radiowej. Taki rodzaj prezentacji pozwala na identyfikację obszarów, w których pole magnetyczne zostało wzmocnione. Na mapie można wyróżnić trzy takie obszary: zakrzywienie północnego dżetu, jego koniec, a także wnętrze południowego"lobu radiowego".

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że jakiekolwiek wzmocnienie pola magnetycznego może być wynikiem jego kompresji bądź ścinania. Podczas gdy kompresja pola magnetycznego powoduje wzrost jasności radiowej (jest ona proporcjonalna do natężenia pola magnetycznego), efekty ścinania mogą zachodzić bez widocznych zmian w jasności. Właśnie te efekty są prawdopodobnie obserwowane w obu zagięciach dżetów, północnego i południowego. Wyjaśnieniem może być słabnięcie dżetu, który, nie będąc w stanie pokonać zewnętrznego ciśnienia otaczającego ośrodka, zaczyna podążać "łatwiejszą" drogą, najpewniej wymuszoną ruchem orbitalnym macierzystej galaktyki. Wysoka rozdzielczość tej mapy potwierdziła również obserwacje przedstawione na mapie z rysunku 2, na której orientacja pola magnetycznego zmienia się w zagięciu dżetu z prostopadłej do równoległej do osi dżetu. Jednak na samym końcu północnego dżetu można zaobserwować inną sytuację. Widoczna jest bowiem niewielka kompresja w miejscu, gdzie kończy się dżet. Również na rysunku 3 widoczne jest w tym miejscu pojaśnienie (na końcu czarnej linii).

Rysunek 4: Połączone mapy radiowe 4C70.19 z teleskopów VLA oraz Effelsberg. Białe linie przedstawiają orientację pola magnetycznego, a ich długość jest proporcjonalna do stopnia spolaryzowania emisji radiowej.
Rysunek 5: Galaktyki towarzyszące wokół NGC6048, macierzystej galaktyki radioźródła 4C70.19. Czerwone linie wraz z oznaczeniami na obrazie optycznym z teleskopu Pan-STARRS (po lewej) przedstawiają projekcję odległości. Zdjęcie z satelity WISE (po prawej) przedstawia rozmiar halo wokół NGC6048, widzianego w zakresie podczerwieni, natomiast zielone kontury zaznaczają miękką emisję rentgenowską, zarejestrowaną przez satelitę ROSAT.
Przedstawione tu wyniki naszych obserwacji sugerują, że osobliwy wygląd 4C70.19 nie może być wyjaśniony jedynie zmianami gęstości otaczającego ośrodka międzygalaktycznego. Pełny opis musi również uwzględniać wpływ środowiska grupy galaktyk, którego częścią jest NGC6048, galaktyka macierzysta radioźródła 4C70.19. Tym bardziej, że dwie galaktyki towarzyszące zdają się znajdować w bezpośredniej bliskości NGC6048 (Rysunek 5). Jedna z nich, PGC214442 (u dołu, po lewej na obu panelach rysunku 5), jest zaburzona pływowo wzdłuż kierunku do NGC6048. Także widoczne w podczerwieni halo wokół NGC6048 (prawy panel rysunku 5) jest wydłużone w tym kierunku. Co więcej, jeśli porównamy rozmiar tego halo z kształtem północnego dżetu radiowego 4C70.19 (Rysunek 6), możemy wnioskować, że dżet kończy się, zderzając z zewnętrznymi obszarami halo swej galaktyki macierzystej NGC6048.

I wreszcie, powyższe wyniki sugerują, że wielkoskalowa emisja radiowa widoczna na czułej mapie wykonanej na częstotliwości 8.35GHz teleskopem Effelsberg nie pochodzi od rozległego halo radiowego wokół 4C70.19, lecz odpowiada "szczątkowej" emisji widocznej na mapie z teleskopu LOFAR (Rysunek 1). Ta emisja jest z kolei najpewniej związana z radiowymi "pióropuszami", które powstają w obszarach, gdzie dżety radiowe ulegają spowolnieniu i rozmywają się w otaczającym je ośrodku, co jest charakterystyczne dla radiogalaktyk typu FRI.

Rysunek 6: Mapa 4C70.19 z rysunku 1, na której białą elipsą zaznaczono rozmiar halo w zakresie podczerwieni widocznego wokół NGC6048, jak przedstawiono na rysunku 4.



Oryginalna publikacja: Marek Weżgowiec, Marek Jamrozy, Krzysztof T. Chyży, Martin J. Hardcastle, Agnieszka Kuźmicz, George Heald, Timothy W. Shimwell, The twisted jets and magnetic fields of the extended radio galaxy 4C 70.19.


Badania zostały przeprowadzone w Zakładzie Radioastronomii i Fizyki Kosmicznej oraz Zakładzie Astronomii Gwiazdowej i Pozagalaktycznej Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego (OA UJ). Prace zostały wykonane dzięki finansowemu wsparciu Narodowego Centrum Nauki poprzez grant 2018/29/B/ST9/01793.



Kontakt:


Marek Weżgowiec
Obserwatorium Astronomiczne
Uniwersytet Jagiellońskiego
M.Wezgowiec [at] oa.uj.edu.pl

TKGS