2. Radio Galaxies

게시 2026/01/03

2. Radio Galaxies

Radio galaxy는 $10^{33}$ W 이상의 전파 에너지를 방출하는 은하다.
- 상대론적 제트를 포함하면 $10^{39}$ W 이상까지도 가능하다.

1. Radio Galaxy Characteristic

전파은하는 싱크로트론 복사를 방출한다.
전파 방출 영역은 상대론적 제트와, 이 제트가 주변 물질과 상호작용하여 생성된 전파엽(radio lobe)과 고온점(hot spot)으로 이루어진다.
- 전파은하의 제트 또는 제트의 끝에 매우 밝은 점광원이 형성되기도 하는데, 이를 고온점(hot spot)이라고 한다.
  - hot spot은 모든 전파은하에서 형성되는 것은 아니며, 제트 물질들이 주변 물질과 상호 충돌하는 지점으로 알려져 있다.
전파은하의 복사는 싱크로트론 복사와 역콤프턴 산란(inverse Compton scattering)에 의해 나타난다.

전파 복사 분포에 따라 FR(Fanaroff-Riley)-I형과 FR-II형 전파은하로 나뉜다.
FR-I Type: 중심부가 가장 밝으며, 제트가 중심으로부터 멀리 뻗어져 있되 그 뻗어져 나가는 모습이 굴곡이 크고, 어느 지점부터 밝기가 어두워지기 시작하는 경우다.
- 중심에서 제트의 끝부분으로 에너지 전달 효율이 낮아 중심부에서 멀어질수록 어두워진다.
FR-II Type: 중심부에 비해 가장자리가 밝으며 거대한 한 쌍의 전파엽(radio lobe) 구조를 보여준다. 형태가 곧고, 밝기가 어두워지지 않고 오히려 제트의 끝부분에서 밝은 고온점(hot spot) 등이 관측된다.
- 중심의 초대질량 블랙홀 영역에서 엽의 끝으로 에너지를 효율적으로 전달하여 밝은 고온점을 형성한다.
FR-I은 광도가 낮고, FR-II는 높은 광도를 가진다.

강전파 활동은하핵: 전파 제트가 시선 방향을 향할 때, 전파뿐 아니라 적외선, 가시광선, 엑스선 등에서 상대론적 제트에 의한 싱크로트론 복사가 연속복사 형태로 관측되며, 이는 부착원반에서 방출되는 복사보다 강하기도 하다.
약전파 활동은하핵: 전파 제트가 시선 방향에서 멀어질수록 전파 제트의 세기가 약해지는 경우를 의미한다. 변광은 부착원반 주변의 여러 불안정성이 광도 변화로 나타난다고 생각되며, 보다 길게는 질량 유입에 따라 일반 은하와 활동은하 사이를 오가는 것으로 설명한다.

퍼진 전파은하: 일반적으로 은하의 중심과 일직선인 이중 돌출부(lobe)를 보인다. 이런 전파구름은 지름이 50~1,000 kpc 정도로 매우 크다. 구조에 따라 세 종류로 나뉜다.
$1.$ 고전적 이중구조(예: 백조자리 A): 가장 높은 광도를 가지며, 은하의 중심을 따라 정렬되어 있고 끝에는 밝은 열점(hot spot)이 있는 돌출부가 있다.
$2.$ 넓은 각도의 꼬리, 또는 휘어진 꼬리(예: 센타우루스 A): 중간 정도의 광도를 가지며, 핵을 경계로 휘어진 꼬리 모양의 돌출부가 있다.
$3.$ 좁은 꼬리 전파원(예: NGC 1265): 가장 낮은 광도를 내며, U자형 모양이다. 대부분의 퍼진 전파원이 여기에 속하며 은하단 내에서 빠른 움직임을 보인다.
전파은하의 꼬리가 굽어진 이유
$1.$ 은하에서 방출되는 제트 물질이 성단 간 기체(매질)에 의해 감속되고, 은하 움직임이 반대로 이동하면서 굽어진다.
$2.$ 제트가 방출되어도 은하가 움직이지 않고, 부력에 의해 밀도가 낮은 방향으로 꼬리가 굽어진다.

M87
3C 220.3
- 적색편이 $z = 0.6850$(64억 년 전 빛)인 narrow-line 전파 은하로, 이 은하는 $z = 2.221$(104억 년 전 빛)인 서브밀리미터 은하(SMG)를 거의 완벽한 아인슈타인 고리로 렌즈화한다(Haas et al. 2014).
- Hyman et al. (2024)은 투영된 전파 호스트 근처의 “은하 B”가 렌즈 시스템의 일부이며, 전파 호스트 “은하 A”와 상호 작용할 가능성이 높음을 보여주는 새로운 스펙트럼을 제시했다.
- 아직 밝혀지지 않은 의문 중 하나는 3C 220.3 라디오 호스트가 은하계의 일부인지 아닌지 여부다.
- Reference: Redshifts of Objects near 3C 220.3
NGC 1275: 페르세우스 은하단 중심에 위치한 NGC 1275 은하를 대상으로 Spectropolarimetry 관측을 수행하여 방출선의 polarization이 은하 중심의 방출 구조 및 제트 축과 어떤 관계를 갖는지 탐구했다. 관측 결과, 좁은 방출선 영역(narrow-line region)의 분광선들이 제트 축 방향과 정렬된 편광을 보이며, 이는 그 영역의 방출 메커니즘 또는 광원 구조가 제트와 연결되어 있을 가능성을 시사한다.
- Reference: Spectropolarimetry of NGC 1275 reveals a narrow-line radio galaxy with polarization parallel to its radio jet axis