D:\mio\Centaurus_A\Obrazki\opt_large-radio.jpg
VHE -ray Emission From NearbyFR I  Radio Galaxies
M.  Ostrowski1 & L. Stawarz 1,2
Astronomical ObservatoryJagiellonian University
2 Landessternwarte Heidelberg & MPIfK Heidelberg
At present, all but one detected extragalactic sources of VHE -ray radiation belong to the class of low-luminosity blazars, i.e.BL Lac objects.
FR I Radio Galaxies are believed to be a parent („unbeamed”)population of BL Lacs. As such, FR Is are more numerous inthe local Universe than blazars. Till now, however, only oneFR I galaxy - M 87 - has been firmly detected at TeV photonenergies.
With improved sensitivity (and the lower-energy threshold)of the future Cherenkov Telescopes, several FR Is should bedetected at VHE -rays, produced not only in their active nuclei(„misaligned BL Lacs”), but also within their kpc-scale jets.
Why should we expect measurable VHE -rayemission from 0.1-1 kpc-scale FR I jets ?
They are confirmed sources of the synchrotron radio-to-X-rayemission, with the observed luminosities Lsyn ~ 1039-1042 erg/s.This implies energies of the emitting electrons up to E~ 100 TeVfor the equipartition jet magnetic field Beq ~ 100 G(e.g., Kataoka et al. 2006, for the case of Centaurs A jet).
They are surrounded by relatively intense starlight photon fieldof host elliptical galaxies, with the energy densityUstar ≥ 10-10 erg/cm3 (Stawarz et al. 2003).
They are at least mildly relativistic, with bulk Lorentz factors
≥ 2 - 3 (e.g., Biretta et al. 1999, for the case of M 87 jet).
Therefore, we expect relatively intensive GeV-TeV emissionproduced by the synchrotron-emitting jet electrons throughIC scattering of  the starlight photons
The expected -ray spectra of FR I kpc-scale jets
Template -ray spectra at different z, for
a total IC jet luminosity Lic = 1041 ergs/s
and an equipartition jet Beq = 300 G.
Dashed lines - emission intrinsic to thesource
thick solid lines - emission which wouldbe measured by the observer locatedat z = 0 (with absorption/reemissioneffects included)
dotted lines - emission from the source'shalo (Stawarz et al. 2006a)
template
present IACT array 100h sensitivity
z = 0.03      distance ~150 Mpc
M 87           z = 0.004360
Cen A         z = 0.001825
(applying a „universal” broken-power-law electron spectrum)
Low luminosities of FR I jets are compensated bytheir small distances
m87
cenA
Kpc-scale M 87 jet in radio, optical,
and X-rays (Marshall et al. 2002).
Kpc-scale Cen A jet in radio and
X-rays (Kraft et al. 2001).
M 87:   dL = 16 Mpc
Cen A:   dL = 3.4 Mpc
Detection of nearby FR I sources by modernCherenkov telescopes at VHE -ray photonenergy range is already possible, and likely.
Even upper limits are meaningful, since theyallow to constrain some unknown (or hardlyknown) parameters of FR I jets.
    See below: jet magnetic field in M 87
                              (Stawarz et al. 2005)
radiation
A special case of M 87 radio galaxy
One can relatively precisely constrain
a spectral shape of the synchrotron-
emitting electrons and different target
radiation fields.
It enables to compute the expected
IC emission (including relativistic and
Klein-Nishina effects) as a function of
jet parameters:
     - a viewing angle 
     - a Lorentz factor 
     - a magnetic field B
Energy densities of different radiation
fields, as functions of the distance from
the active nucleus of M 87.
Stawarz et al. (2005, 2006b)
For illustration:
f1
Inverse-comptonisation of the starlight emissionin M 87 jet(the brightest knot A, placed ~1 kpc from the nucleus)
f2
Stawarz et al. 2005
IACT array 100h sensitivity
HEGRA and HESS detected variable TeV signal from M 87. Since the -ray emission of kpc-scale knot A is not expected to vary on the time scaleof months/years, we consider the detected flux as the upper limit.
hegra
M87
Aharonian et al. (2003)
Beilicke et al. (2005)
The lower limit for the  jet magnetic fieldapproximately equals its equipartition value
result
equipartition B for different  and
So where is the variable TeV emission of the M 87produced ? Is it necessarily the active nucleus?
hst1
variability
         Not necessarily!
     Emission of the HST-1 knot (placedat ~100 pc from the active nucleusand revealing superluminalmotions), when modelled as areconfinement shock, can explainvarying TeV fluxes detected byHEGRA and HESS
  With increased CTA sensitivitypossibly a number of different
TeV-components can be studied
through its spectral and temporalsignatures.
Harris et al.
(2006):
variable radio,
optical, and
X-ray emission
of HST-1 knot.
Stawarz et al. (2006b)
Summary:
FR I kiloparsec-scale jets are viable sources of  ~TeV
gamma rays in the nearby universe. The expectedIC-emissions can be  ~precisely evaluated for such
sources.
Even upper limits for the source can provide valuableconstraints for its physical parameters
Increasing sensitivity of CTA by a factor ~10 can
increase the number of studied sources (jets) from
the present 1 up to several.