Blazar天体的辐射特性研究

收集了47个Blazar天体的短时标光变资料,估算了中心天体质量和不同波段辐射区域,并对估算结果作了统计分析,发现Blazar天体中心黑洞质量在10~7M_☉到10~(10)M_☉之间,BL Lac天体与平谱射电类星体中心黑洞质量有很大差异,平谱射电类星体中心黑洞质量大于BL Lac天体中心黑洞质量;红外波段和γ射线波段辐射区域大小相似.同时,利用收集到Blazar天体的热光度分析了Blazar天体热光度与短时标光变之间的关系,证实了射电选BL Lac(RBL)天体和平谱射电类星体(FSRQs)的辐射是强成束的,但相对论聚柬效应对X射线选BL Lac(XBL)天体的辐射影响较小.     

BL Lac天体喷流物理参数的限定

同步+同步自康普顿(Synchrotron+Synchrotron Self Compton (SSC))模型用于拟合蝎虎天体(BL Lac object, BL Lac)准同时性多波段观测数据,可以获得相关的喷流物理参数,从而能对BL Lac天体喷流的物理性质进行解释.在同步自康普顿模型中,较多的自由参数给计算结果带来很大的不确定性,同时,由于这些模型参数范围太大降低了能谱拟合效率.利用多波段观测数据获得的物理量值,对双幂律电子分布情况下的单区、均匀SSC模型中涉及到的8个模型参数进行限定.另外,还利用模型计算两个典型的BL Lac天体多波段能谱对参数限定的结果进行检验.结果表明:在8个模型参数限定的范围内,选取的模型参数值计算出的理论光子谱与两个BL Lac天体的多波段准同时性观测数据符合较好.     

Fermi耀变体的能谱分布研究

从SSDC (Italian Space Agency Science Data Center)搜集了68个Fermi耀变体的射电至X射线波段的观测数据,用对数抛物线拟合计算了其同步辐射峰的参数.研究了有效谱指数、同步辐射峰值频率和曲率的关系并用有效谱指数估算同步峰频.主要结果有:(1)研究同步峰频和曲率的线性关系发现,对于全部的蝎虎天体(BL Lac),结果与能量依赖加速概率模型的预测一致.但是,如果仅仅考虑高峰频BL Lac,即同步峰频lg (ν_p/Hz) 15.3的BL Lac,其结果却与分数变换加速增益模型的预测结果一致.(2)对于同步峰频相同的源,射电-光学的有效谱指数αro与曲率间有显著的负相关,而光学-X射线的有效谱指数α_(ox)与曲率无关.通过α_(ro)可以确定一个同步峰频与曲率的关系.     

特殊BL Lac型天体的VLBI观测研究

BL Lac型天体是一类特殊的活动星系核,根据辐射能谱的不同可以分为低峰值频率BL Lac型天体(LBLs),中间峰值频率BL Lac型天体(IBLs),高峰值频率BL Lac型天体(HBLs),以及极高峰值频率BL Lac型天体(UHBLs)。不同类型BL Lac型天体具有不同的辐射特性,通过射电、光学、X射线、伽玛射线等多波段的观测可以发现很多特殊类型及辐射特性的BL Lac型天体,而甚长干涉测量技术(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)是目前分辨率最高的观测技术,也是探测致密核区结构的唯一手段。主要介绍目前对BL Lac型天体的VLBI观测研究概况,以及对其中一些特殊BL Lac型天体VLBI研究的进展及初步结果。     

BL Lac天体GeV-TeV能谱分析

收集了126个BL Lac天体在高能段和甚高能段的观测谱指数,利用数学模型ΔΓ_(obs)=αz+β分析其能谱拐折(甚高能与高能观测谱指数之差),目的是确定河外星系背景光(EBL)吸收是否是导致大红移BL Lac天体能谱拐折的主要原因。统计分析结果为α≠0,β≠0。结果表明,BL Lac天体能谱拐折不仅起源于河外星系背景光吸收,还与其它物理过程有关。     

Blazar多波段有效谱指数关系研究

从相关文献中获得Fermi耀变体(blazar)的射电(R)1.4 GHz、光学(O)4.68×10~(14)Hz、X-ray(X)1 ke V和γ-ray(γ)1 Ge V辐射流量密度,计算了上述波段两两之间的6个有效谱指数α_(RO)、α_(RX)、α_(Rγ)、α_(OX)、α_(Oγ)、α_(Xγ).研究了blazar总样本及其子类FSRQ(Flat Spectral Radio Quasar),蝎虎天体(BL Lac)含高同步峰频BL Lac(HBL)和低同步峰频BL Lac(LBL)样本的任意两个有效谱指数之间的关系.结果表明:(1)除HBL样本及α_(OX)与α_(Rγ)之间关系外,两两有效谱指数之间均存在较强的相关,这种相关可用4个波段能谱分布的结构关系得到解释;(2)在有效谱指数相关的散点图中,FSRQ与LBL分布在相同的区域,但HBL与FSRQ(LBL)分布在不同的区域;(3)在不同的有效谱指数相关散点图中,HBL与FSRQ(LBL)分布的分离程度(区分度)不相同,这种区分度与决定2个有效谱指数的频率有关.     

BL Lac天体的γ射线和X射线辐射研究

收集了18个γ射线噪BL Lac天体的X射线流量密度和γ射线流量密度,以及X射线波段(1keV)和γ射线波段(＞100 MeV)的平均光谱指数,研究了它们之间的相关性.结果表明:1)X射线流量密度与γ射线流量密度在高态、低态和平均态均有较强的相关性.2)X射线波段和γ射线波段的平均光谱指数之间有较强的负相关性.3)X射线和γ射线波段的平均光谱指数与X射线和γ射线辐射流量密度在高态和平均态时均无显著的相关性.4)γ射线波段的平均光谱指数与X射线辐射流量密度的低态有较强的负相关性.X射线波段的平均光谱指数与γ射线波段的流量密度的低态之间也存在弱相关性.分析结果支持BL Lac天体的X射线和γ射线辐射可能来自同一相对论电子分布的同步辐射和同步自康普顿(SSC)辐射.     

利用贝叶斯分层模型估算耀变体的多普勒因子

基于亚毫米波阵列(Submillimeter Array, SMA)的1 mm波长的长时间监测数据,利用贝叶斯分层模型对耀变体的光变曲线进行拟合,估算了155个耀变体的射电亮温度和光变多普勒因子。利用Wilcoxon秩和检验,比较了蝎虎座BL型天体(BL Lac)子样本和平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasar, FSRQ)子样本的亮温度和多普勒因子分布,也比较了费米耀变体和非费米耀变体的亮温度和多普勒因子分布。结果表明：(1)相对蝎虎座BL型天体,平谱射电类星体平均具有更高的多普勒因子;(2)相对非费米耀变体,费米耀变体平均具有更高的亮温度和多普勒因子。通过与15 GHz波段的亮温度和多普勒因子进行比较发现,射电亮温度和多普勒因子可能有向更高频率降低的趋势。     

BL Lac型天体的多波段光度相关性及喷流模型

本文对X射线选和射电选BL Lac型天体的射电、光学、X射线波段的单色光度进行相关性分析,发现X射线选的BL Lac天体只有射电与光学线性相关,而射电选BL Lac天体则X射线与射电、光学都相关。并在此基础上对射电选的BL Lac天体进行相对论修正后的相关性分析,得到了比修正前更好的相关性.因此,我们认为,两种选择的BL Lac型天体本质上是一样的;X射线流来自两种不同的辐射源;射电选的BL Lac型天体三波段流都有相对论提高。     

Fermi耀变体的gamma射线多波段辐射与射电辐射的关系

从Fermi 3期源表(3FGL)中选择了一个含935个耀变体(blazar)的样本, 包括415个平谱射电源(Flat Spectrum Radio Quasar, FSRQ), 520个蝎虎天体(BL Lac object, BL Lac), 其中高同步峰BL Lac (HBL) 233个, 中同步峰BL Lac (IBL) 144个, 低同步峰BL Lac (LBL) 143个. 研究了总样本、FSRQ、BL Lac及其子类HBL、LBL的射电1.4GHz 与gamma射线在0.1、0.3、1、3、10GeV处辐射流量密度的关系. 结果显示: 所有样本的射电1.4GHz与5个波段gamma射线的辐射流量都有强相关, 相关系数在0.48--0.81之间, 机会概率均小于$10^{-4; 对于不同的样本相关系数随着gamma射线辐射频率的变化有不同的变化趋势, 所有样本在5个波段的相关系数平均值随gamma射线频率的增加而减小. 该结果暗示, 随着频率的升高, blazar的gamma射线辐射主导机制在发生变化, 在相同频率处, 不同类型天体的辐射主导机制存在差异; HBL的gamma射线辐射主要由同步自康普顿主导, 而LBL的其他成份比HBL的更复杂; FSRQ的gamma射线起源较BL Lac的复杂.     

Fermi耀变体能谱分布曲率特性研究

收集了172个Fermi耀变体多波段准同时性观测数据,同步辐射成分和逆康普顿(IC)散射成分的多波段能谱通过对数抛物线拟合.研究了Fermi耀变体能谱分布的曲率特性,主要结果如下:平谱射电类星体(FSRQ)和蝎虎座BL型天体(BL Lac)的同步峰值频率和曲率有显著的负相关,但它们的相关关系是不同的.比较观测结果和不同理论模型预测,FSRQ加速机制与分数变换加速增益模型(The model of fluctuation of fractional acceleration gain)一致,而BL Lac则与能量依赖加速概率模型(The model of energydependent acceleration probability)一致;FSRQ同步曲率的平均值大于BL Lac的平均值,暗示了BL Lac的粒子加速效率高于FSRQ的粒子加速效率.这归因于FSRQ在宽线区(BLR)的喷流较强.此外FSRQ和低能峰蝎虎座BL型天体(LBL)具有相似的能谱分布特性.这与先前的研究结果一致;对于FSRQ和BL Lac,没有发现IC峰值频率与其曲率之间存在相关性.     

Fermi耀变体的γ射线多波段辐射与射电辐射的关系

从Fermi 3期源表(3FGL)中选择了一个含935个耀变体(blazar)的样本,包括415个平谱射电源(Flat Spectrum Radio Quasar, FSRQ), 520个蝎虎天体(BL Lac object, BL Lac),其中高同步峰BL Lac (HBL) 233个,中同步峰BL Lac (IBL) 144个,低同步峰BL Lac (LBL) 143个.研究了总样本、FSRQ、BL Lac及其子类HBL、LBL的射电1.4 GHz与γ射线在0.1、0.3、1、3、10 GeV处辐射流量密度的关系.结果显示:所有样本的射电1.4 GHz与5个波段γ射线的辐射流量都有强相关,相关系数在0.48–0.81之间,机会概率均小于10~(-4);对于不同的样本相关系数随着γ射线辐射频率的变化有不同的变化趋势,所有样本在5个波段的相关系数平均值随γ射线频率的增加而减小.该结果暗示,随着频率的升高, blazar的γ射线辐射主导机制在发生变化,在相同频率处,不同类型天体的辐射主导机制存在差异; HBL的γ射线辐射主要由同步自康普顿主导,而LBL的其他成份比HBL的更复杂; FSRQ的γ射线起源较BL Lac的复杂.     

费米耀变体的X射线辐射

耀变体(blazar)的X射线辐射位于同步辐射的尾部及逆康普顿辐射的前部分,因此其辐射起源较为复杂.耀变体从射电到X射线波段辐射的谱能分布(SED)可用抛物线函数近似拟合.若将该拟合所得拟合曲线近似视为耀变体的物理谱,分析费米(Fermi)耀变体的X射线辐射,则结果表明:耀变体的X射线辐射包含同步辐射和逆康普顿辐射2个成份,并可用该拟合线将X射线的同步辐射和逆康普顿辐射成份进行简单分离;源的同步峰频越高,其同步辐射成份越多,而其逆康普顿辐射成份越少;在X射线1 keV处,对于平谱射电类星体(FSRQ)、低同步峰BL Lac天体(LBL)和高同步峰BL Lac天体(HBL),其同步辐射成份占总辐射的比例分别为17%、27%和73%;同步峰频与X射线1 keV处同步辐射流量密度有强正相关,而与逆康普顿辐射流量密度无相关;在X射线波段,LBL的辐射机制与FSRQ的类似.     

γ噪Blazar天体的复合谱指数研究

收集了66个有γ射线噪的Blazar在高态下的多波段流量数据,研究了Blazar复合谱指数之间的相关性.分析了BL Lac天体和平谱射电类星体(FSRQs) 复合谱指数之间的相关性.结果表明(1)高态下Blazar的复合谱指数与αr,ir与αir,γ、αr,ir 与αo,γ、αr,o与αo,x、αr,o与αo,γ之间有强相关性,αr,x与αx,γ之间有强负相关性.(2)平谱射电类星体(FSRQs)在高态下αr,o与αo,x、αr,o与αo,γ有强相关性.(3)BL Lac天体在高态时αr,o与αo,γ之间有强相关性,αr,x与αx,γ、αir,x与αx,γ有强负相关性.(4)γ射线很可能产生于同步自康普顿(SSC)过程.     

OJ 287,0716+714与BL Lacertae的光变分析

OJ 287是存在着剧烈活动的低峰频BL Lac天体,其低频段的能谱与另两个TeV BL Lac天体(0716+714和BL Lacertae)在低频段的能谱很相似,但是切仑科夫望远镜却没能探测到它的TeV射线.利用这3个天体的观测数据,比较它们在22 GHz、37 GHz和B波段的最小光变周期及延迟的异同,进一步寻找没有观测到OJ 287的TeV伽马射线的可能原因.分析结果显示:(1)最小光变周期方面,OJ 287在37 GHz和B波段的周期偏小,在22 GHz,OJ 287与0716+714的结果相当,但与BL Lacertae相比要小很多,OJ 287的周期更短表明其活动性更强,却没有探测到来自OJ 287的TeV伽马射线,这表明OJ 287在TeV波段的辐射与这3个低能波段最小光变周期之间可能没有联系;(2)延迟方面,OJ 287在B波段相对于37 GHz的延迟要长于0716+714,短于BL Lacertae;在37 GHz相对于22 GHz的延迟要短于0716+714,而BL Lacertae在37 GHz相对于22 GHz的时延为负值,表明22 GHz要超前于37 GHz.通过对延迟的比较分析,并没有发现OJ 287与0716+714和BL Lacertae之间存在明显的差异;从能谱来看,很可能是由于OJ 287在TeV波段的能谱较陡造成切仑科夫望远镜没有探测到来自OJ 287的伽马辐射,但TeV能段较陡的能谱对低能段光变的影响目前还不是很清楚.     

射电选和X射线选BL Lacertae天体的射电性质

收集了射电选和X射线选BL Lac天体的射电数据(包括核和延展光度), 并计算了它们的核主导系数R.研究显示: 射电选BL Lac(RBLs)天体的总射电光度是X射线选BL Lac(XBLs)天体的2个量级.详细分析得到这种差别主要是来自于核光度的差别因为延展光度差别只有1个量级.研究RBLs和XBLs的核(延展元)光度与核主导系数之间的关系, 发现延展元光度与核主导系数负相关, 而核(总)光度几乎与核主导系数没有相关.     

非均匀喷流模型及其在BL Lac天体中的应用

在非均匀锥形喷流模型中,电子数密度、磁场强度随着到喷流顶点的距离呈幂律分布.该模型能成功解释活动星系核喷流核心区域的平谱射电辐射,但已有的模型计算只适用于喷流运动方向与视线夹角很大的情况,所以需要建立适用于任何视角情况的非均匀锥形喷流辐射计算公式.普遍认为BL Lac天体中喷流的运动方向与视线夹角很小,推广后的非均匀喷流模型拟合了3个BL Lac天体的射电观测谱,确定了它们喷流中电子数密度、磁场强度等物理参数.研究结果表明观测辐射谱拐折频率确定出锥形喷流离黑洞最近距离,对于这3个BL Lac天体,它们的锥形喷流离黑洞最近距离约为Schwarzschild半径.     

伽马噪窄线赛弗特1型星系TXS 1206+549的中红外波段光变性质研究

TXS 1206+549(红移z=1.344)是目前发现的最遥远的伽马噪窄线赛弗特1型星系。利用广域红外巡天探测器(Wide-field Infrared Survey Explorer, WISE)的长期测光数据,从两个方面系统研究了TXS 1206+549中红外波段的光变性质。首先,联合3种统计方法,研究了TXS 1206+549的日内光变(Intraday Variability, IDV),发现TXS 1206+549在2022年4月29日达到迄今为止所有WISE观测窗口的最亮水平,表现出非常特殊的光变过程：在约1.24天内,3.4μm和4.6μm波段分别持续变暗约1.1 mag和1.0 mag。据调研,这是第1次报道关于TXS 1206+549高置信度的中红外波段日内光变。TXS 1206+549在3.4μm和4.6μm波段的占空系数(Duty Cycle, DC)分别为27.8%和13.7%,明显低于Rakshit等人的结果,这是由于我们采用了相对保守的日内光变标准(大于3σ)。基于所有WISE观测窗口的测光数据(共21个窗口),研究了均方根-流量(rms-flux)关系,...     

费米耀变体喷流功率与多波段光度的相关性研究

耀变体的喷流辐射机制是一个非常重要的问题。从文献中收集了442个耀变体的数据,这些耀变体包括215个平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars, FSRQ)和227个蝎虎天体(BL Lac),通过数据研究了耀变体的喷流功率与多波段光度的相关性。研究结果表明:(1)对于平谱射电类星体,喷流功率与射电波段、光学波段、X射线和γ射线的光度都有强相关性,且光度分布顺序为logL_γ logL_O logL_X logL_R。(2)对于蝎虎天体,喷流功率与射电波段、光学波段和γ射线的光度都有强相关性,但是喷流功率与X射线的光度只有弱相关性;蝎虎天体的光度分布顺序为logL_O logL_γ logL_X logL_R,而且蝎虎天体的各波段光度都小于平谱射电类星体。我们认为这些差异是由于平谱射电类星体与蝎虎天体的内禀属性不同导致的,即吸积模式不同和喷流辐射机制不同等。     

用小波分析方法计算BL Lac天体S50716＋714的光变周期

介绍了一种用小波分析寻找BL Lac天体S5 0716+714光变周期的方法.收集了BL Lac天体S5 0716+714光学B、V、R,I四个波段较完备的观测数据,获得了10天平均的长期光变曲线.使用此光变曲线数据进行小波分析计算,结果表明小波分析方法能较好地分析和认证BL Lac天体的光变周期值.从小波变换系数实部的等值线图,可以准确证认BL Lac天体S5 0716+714有光变周期波动变化.由B,V,R,I四个波段的小波方差曲线分析发现BL Lac天体S5 0176+714有一个1160天的稳定周期,这个结果与Raiteri等人发现的3.3年周期是一致的.预测在2011年8月将有一次大的爆发.