Title: The HI absorption distance of HESS J1943+213 favours its extragalactic nature
ArXiv ID: 1112.2655
발행일: 2015-06-03
저자: Denis leahy and Wenwu Tian
📝 초록 (Abstract)
:
본 연구에서는 고에너지 감마선 원천인 HESS J1943+213이 은하계 외에서 유래했음을 지지하는 증거를 제시한다. 이 원천은 감마선 쌍성계, 펄사 풍 기체(PWN), 또는 BL Lac 객체로 추정되었으며, 라디오 동반자 G57.76-1.29의 HI 흡수 스펙트럼 분석을 통해 HESS J1943+213까지의 거리가 16 kpc 이상임이 확인되었다.
💡 논문 핵심 해설 (Deep Analysis)
:
#### 서론
고에너지 감마선 관측은 우주 중성입자와 가속 입자의 기원 및 메커니즘을 이해하는 데 중요한 역할을 한다. 특히, 고에너지 감마선 원천의 저에너지 대역 동반자를 찾는 것은 이러한 현상에 대한 심도 있는 이해를 가능하게 한다. HESS J1943+213은 최근 발견된 고에너지 감마선 원천으로서, 이 원천이 은하계 내에서 발견되었음에도 불구하고, 그 본질을 파악하기 위해 저에너지 대역 동반자를 찾는 것이 중요하다.
방법
본 연구에서는 VLA Galactic Plane Survey (VGPS)의 데이터를 활용하여 G57.76-1.29/HESS J1943+213에 대한 HI 흡수 스펙트럼을 분석하였다. 이는 배경 라디오 원천에 대한 HI 흡수 스펙트럼을 추출하는 기존 검증된 방법을 사용하여 수행되었다.
결과 및 논의
VGPS 데이터를 통해 HESS J1943+213의 1.4 GHz VLA 이미지를 분석하였으며, HI 흡수 스펙트럼은 G57.76-1.29 주변에서 확인되었다. 특히, -67 km/s 속도에서 가장 뚜렷한 흡수가 관찰되었고, 이는 은하계 외 경계와 일치한다.
공간적 연관성 분석을 통해 HI 밝기 온도 분포가 1420 MHz 연속 스펙트럼의 피크 위치와 밀접하게 연결되어 있음을 확인하였다. 이는 흡수가 가스 구름에 의해 발생함을 시사한다.
분석 결과, 약 -67 km/s의 흡수 특징은 6배의 노이즈 수준으로 확인되었으며, 실제 현상임을 입증한다. 또한, 표준 은하 원형 회전 모델을 사용하여 G57.76-1.29까지의 기하학적 거리는 약 16 kpc로 계산되었다.
결론
본 연구는 HESS J1943+213 및 그 라디오 동반천체인 G57.76-1.29가 은하계 외 원천임을 강력하게 시사한다. HI 흡수 스펙트럼 분석 결과와 거리 측정은 이들 천체의 은하계 외 위치를 지지하며, 이를 통해 고에너지 감마선 원천의 본질과 다양한 방출 메커니즘에 대한 이해가 더욱 깊어질 것으로 기대된다.
참고문헌
본 연구는 다양한 관련 문헌을 바탕으로 수행되었으며, 이들 문헌은 고에너지 감마선 관측 및 분석 방법론에 대한 중요한 정보를 제공한다. 특히, Caprioli (2011), Halpern & Gotthelf (2010), Misanovic et al. (2011) 등의 연구는 본 연구의 이론적 배경을 형성하는 데 중요한 역할을 하였다.
본 연구는 HESS J1943+213이 은하계 외 원천임을 지지하는 새로운 증거를 제공함으로써, 고에너지 천문학 분야에서의 이해를 더욱 확장시킬 것으로 기대된다.
📄 논문 본문 발췌 (Excerpt)
## HESS J1943+213의 은하계 외 환경에 대한 거리 측정 (연구 노트)
요약
본 연구에서는 H.E.S.S. 협업이 발견한 고에너지 감마선 원천 HESS J1943+213의 거리 제약을 분석하고, 그 은하계 외 성질을 지지하는 증거를 제시한다. 이 원천은 Galactic 평면 내에서 발견되었으며, 저에너지 대역에서의 세 가지 가능한 동반자: 감마선 쌍성계, 펄사 풍 기체(PWN), 또는 BL Lac 객체로 식별되었다. 우리는 라디오 동반자 G57.76-1.29의 HI 흡수 스펙트럼 분석을 통해 HESS J1943+213까지의 거리를 측정하였다. 결과적으로, ≥16 kpc의 거리 한계가 도출되어, 이 원천이 은하계 외에서 유래했음을 강력하게 시사한다.
서론
고에너지 감마선 관측은 우주 중성입자와 가속 입자의 기원과 가속 메커니즘에 대한 이해를 증진시키는 데 중요한 역할을 한다 (Caprioli 2011). 다파장 접근 방식은 이러한 문제 해결에 필수적이며, 특히 고에너지 감마선 원천의 저에너지 대역 동반자를 찾는 것은 중요하다. 최근 지면 기반 고에너지 망원경은 110개 이상의 고에너지 감마선 원천을 감지했으며 (http://www.mppmu.mpg.de/
∼rwagner/sources/), 그 중 약 30개는 아직 동반자가 확인되지 않았다. 동반자 식별은 고에너지 감마선 원천의 본질과 다양한 방출 메커니즘을 구별하는 데 핵심적인 역할을 한다 (Halpern & Gotthelf 2010, Misanovic et al. 2011, Tian et al. 2008).
HESS J1943+213은 최근 H.E.S.S. 협업에 의해 발견되었으며, 감마선 쌍성계, 펄사 풍 기체(PWN), 또는 BL Lac 객체 세 가지 가능한 저에너지 대역 동반자를 가지고 있을 것으로 제안되었다. 이 원천의 컴팩트한 라디오 동반자 G57.76-1.29는 VGPS (또한 NVSS 소스 NVSS J194356+211826, Condon et al. 1998)에 의해 관측되었다.
방법
본 연구에서는 G57.76-1.29/HESS J1943+213을 향한 HI 흡수 스펙트럼을 분석하기 위해 VLA Galactic Plane Survey (VGPS, Stil et al. 2006)의 1.4 GHz 연속파 및 HI 선 관측 데이터를 활용하였다. 우리는 기존에 검증된 방법을 사용하여 배경 라디오 원천에 대한 HI 흡수 스펙트럼을 추출하였다.
결과 및 논의
그림 1은 VGPS 데이터에서 HESS J1943+213의 1.4 GHz VLA 이미지를 보여준다 (7, 15, 20 K 컨투어). VGPS 데이터는 1’의 각분해능과 HI 선에 대한 2 K rms 노이즈를 가진다 (Stil et al. 2006). 이러한 데이터는 일반적으로 수 백 아크분에서 수 도까지 크기가 다양한 은하계 초신성 잔해(SNR)를 연구하는 데 적합하다. 우리는 이전에 이 데이터를 이용하여 흥미로운 SNR 연구를 수행하였으며 (Leahy & Tian 2010), 또한 21cm 연속파, HI 선 및 CO 선 데이터 분석을 통해 거리 추정 방법론을 개발하였다 (Tian, Leahy & Wang 2007; Leahy & Tian 2008).
그림 2는 소스 및 배경에 대한 HI 방출 스펙트럼을 보여준다. 하강 속도에 따른 흡수 스펙트럼은 그림 2 하단에 표시되어 있으며, 표준 편차는 exp(-Tau)가 0.14인 것으로 측정되었다 (속도 범위 60~100 km/s). 그림 3은 -67 km/s의 채널 맵을 보여주며, 이 속도에서 HI 흡수 스펙트럼이 뚜렷하게 나타난다.
HESS J1943+213의 은하외 원천 확인: HI 흡수 스펙트럼 분석
HESS J1943+213의 저에너지 대역 동반 천체를 식별하기 위한 우리의 연구는 이 소천체가 은하외 원천임을 강력하게 시사한다. 이를 뒷받침하는 주요 증거는 다음과 같다:
HI 흡수 스펙트럼: G57.76-1.29 주변의 HI 흡수 스펙트럼 분석을 통해 모든 은하 자전속도 범위에서 흡수가 발생함을 확인했다. 특히, 음의 속도에 대한 흡수는 약 -67 km/s에서 가장 뚜렷하게 나타났으며, 이는 외곽은하 경계와 일치한다. (Fig. 2 및 3 참조).
공간적 연관성: 흡수 강도가 낮은 HI 밝기 온도 분포는 1420 MHz 연속 스펙트럼의 피크 위치와 밀접한 공간적 연관성을 보인다(Fig. 3). 이는 흡수가 가스 구름에 의해 발생함을 시사한다.
속도 한계: 분석된 속도 범위에서 흡수 스펙트럼은 노이즈로 인해 지배적이므로, 우리는 표준 편차를 계산하여 불확실성을 평가했다. 결과적으로, 약 -67 km/s의 흡수 특징은 6배의 노이즈 수준으로 확인되어 실제 현상임을 입증한다.
기하학적 거리: 표준 은하 원형 회전 모델을 사용하여 속도 한계로부터 G57.76-1.29까지의 기하학적 거리는 약 16 kpc로 계산된다.