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.     

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.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

Fermi耀变体的辐射特性和演化研究

搜集和计算了734个Fermi耀变体样本,包括322个蝎虎天体(其中148个高峰频蝎虎天体、73个中峰频蝎虎天体以及101个低峰频蝎虎天体)和412个平谱射电类星体(其中18个高峰频平谱射电类星体、45个中峰频平谱射电类星体以及349个低峰频平谱射电类星体)。研究了每个子类的红移分布、黑洞质量分布以及γ射线光度的分布,并对其红移、黑洞质量、γ射线光度以及同步峰值频率的相关性进行了分析,结果表明:(1)根据红移与γ射线光度分别从高到低的排序,得到Fermi耀变体的演化序列遵循平谱射电类星体→蝎虎天体,且高同步峰频耀变体→中同步峰频耀变体→低同步峰频耀变体,但根据黑洞质量从高到低得到的演化序列不同,这可能是黑洞质量的估计误差以及黑洞质量样本数量较少造成的;(2)Fermi耀变体每个子类的红移与黑洞质量、黑洞质量与γ射线光度之间正相关;(3)Fermi耀变体每个子类的红移、γ射线光度分别与同步峰频之间反相关,黑洞质量与同步峰频之间不存在相关性。     

费米耀变体峰值参量、康普顿主导、谱指数之间相关性的研究

使用一个具有(准)同时性宽带能谱数据的Fermi耀变体样本,对其进行同步和逆康普顿峰峰值参量、康普顿主导以及高能谱指数等参量之间的相关性分析,以获得耀变体整体和子类相关性之间差异的来源、耀变体喷流中粒子冷却的主导机制和电子能谱形状等方面的解释。分析结果表明,耀变体的整体相关性至少有部分来自平谱射电类星体和蝎虎天体由于物理性质不同而在参数平面上具有不同分布区域这一特性贡献,因此针对两个子类的相关性分析是必需的。蝎虎天体为快冷却机制,谱指数图的结果支持对数抛物线形状的电子能谱。     

蝎虎天体能谱曲率与其伽马射线辐射亮度的关系（英文）

银河系外的伽马射线辐射源主要是耀变体,对其研究有助于揭示活动星系核喷流物理、高能宇宙线起源甚至宇宙演化等。研究了为什么有些蝎虎天体有强的伽马射线辐射,而有些却没有。选了170个有多普勒因子和能谱曲率测量的蝎虎天体,并把它们分成被费米LAT探测到的和未被费米LAT探测到的两类。研究发现这两类源的多波段能谱曲率有显著区别,即费米LAT探测到的源的曲率明显小于未被费米LAT探测到的源;即使扣除了多普勒因子的影响,结果也相近。蝎虎天体PKS 0048-09和S5 0716+714有着相似的同步辐射光度但却不同的伽马射线光度。基于同步自康普顿模型,再结合二次曲线电子谱可以很好地拟合它们的多波段能谱,并发现拟合的曲率和辐射区尺度不同但却成正比。PKS 0048-09可能有一个更致密的喷流,从而产生了更大康普顿因子。结果表明,给定同步辐射光度,能谱曲率和康普顿因子对于能否被Fermi伽马射线卫星探测到非常重要;讨论了这一结果对粒子统计加速和辐射机制的限制。     

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.     

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。     

耀变体亮温度与黑洞喷流能量的相关性讨论

耀变体(Blazars)的亮温度与黑洞喷流能量和吸积率有重要关系。搜集了53个耀变体源样本,包括22个蝎虎天体(BL Lacs)和31个平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars,FSRQs),研究了耀变体亮温度与黑洞喷流能量的分布,并对子类中亮温度与黑洞喷流能量的相关性进行了讨论。研究结果表明:(1)蝎虎天体与平谱射电类星体的亮温度与黑洞喷流能量的分布存在明显差异,这可能与蝎虎天体与平谱射电类星体的内禀性质有关,也可能与其有无发射线及发射线的强弱有关;(2)蝎虎天体的亮温度与黑洞喷流能量之间的相关性较强,亮温度可以在一定程度上描述蝎虎天体的黑洞喷流能量,亮温度大的蝎虎天体喷流携带的能量也较大;(3)平谱射电类星体的亮温度与黑洞喷流能量之间有弱相关性,平谱射电类星体的亮温度不能清楚地描述黑洞喷流能量,黑洞喷流能量受亮温度影响较小,平谱射电类星体的黑洞喷流能量可能受到其他因素的影响;(4)耀变体的亮温度与黑洞吸积率之间有弱的相关性。     

耀变体光学波段的微光变及能谱变化

耀变体在多个波段的微光变和能谱变化多年来是中外天文观测研究的热点课题.耀变体的微光变于20世纪60年代被发现,20世纪80年代以来发现很多源的微光变具有不同的特性,目前对其物理机制的认识和理论、模型的研究还处于发展阶段.该文总结了7个目前观测最多的耀变体(3C 66A,3C 279,3C 454.3,AO 0235+164,BL Lac,OJ 287,S5 0716+714)在光学波段的微光变和能谱变化的观测历史和最新进展,并对其理论模型作了简单介绍.     

BL Lacertae objects and the extragalactic γ-ray background

A tight correlation between γ-ray and radio emission is found for a sample of BL Lacertae(BL Lac) objects detected by the Fermi Gamma-ray Space Telescope(Fermi) and the Energetic Gamma-Ray Experiment Telescope(EGRET) . The γ-ray emission of BL Lac objects exhibits strong variability,and the detection rate of γ-ray BL Lac objects is low,which may be related to the γ-ray duty cycle of BL Lac objects. We estimate the γ-ray duty cycle,δγ 0.11,for BL Lac objects detected by EGRET and Fermi. Using the empirical r...     

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.     

一个耀变体样本在射电波段的Jurkevich周期分析

利用欧文斯谷射电天文台(Owens Valley Radio Observatory, OVRO) 15 GHz的观测数据,通过Jurkevich理论分析了78个耀变体样本的光变曲线,结果表明,射电源显示了显著的光变周期,范围为0.83–2.55 yr.另外,通过估算射电源光变的调制指数,发现蝎虎天体的调制指数较平谱射电类星体有更大的高斯分布峰值.     

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。     

费米耀变体的自动分类和能谱拟合问题的研究

<正>耀变体是活动星系核的一个具有极端观测性质的子类,耀变体是目前已知的宇宙中辐射最强最持久的天体,其辐射包括电磁辐射以及中微子辐射.费米大视场望远镜的发射对耀变体的研究作出了极大的贡献,自从其2008年发射至今已经公布的4代源表包括了3000多个耀变体的伽马波段观测数据.本文中将分别从数据的统计分析,耀变体全波段SED (spectral energy distribution)拟合,以及Me V波段探测的设计模拟出发对耀变体进行全面的研究.     

费米BL Lac天体的中红外-伽马波段辐射相关性

在395个费米BL Lac天体中,337个在其位置的2.4"区域内有唯一一个广域红外探测器(Wide-Field Infrared Survey Explorer,WISE)对应体.在[3.4]-[4.6]-[12] μm双色图中,绝大多数费米BL Lac天体处在WISE blazar strip (WBS)中,表明这些源的中红外辐射由非热辐射主导.平均来看,LBLs的中红外谱指数比HBLs大,IBLs介于这两者之间.中红外谱指数和伽马谱指数都与对数同步辐射峰值频率成显著反相关.伽马波段和中红外波段的谱指数和流量存在着显著的正相关.