平谱射电类星体3C 454.3中长周期有效谱指数特性研究

耀变体是一种非常活跃的活动星系核,研究它的有效谱指数是认识其内部结构和辐射机制的有效方法。文中数据来源于目前已公布的SMARTS(Small and Medium Aperture Research Telescope System)数据库,共682组具有B, V, R, J和K波段的准同时性的观测数据,用LSP(LombScargle Periodogram)方法研究了其有效谱指数的特性,研究结果表明,3C 454.3光学和红外波段光变之间呈正相关;光学和红外波段光变存在两个主导周期,分别约为1.2年和4.5年;双黑洞结构模型中双黑洞质量比约为2∶1。     

类星体3C273的多波段光变周期分析

从文献中收集了类星体3C273射电、毫米、红外、光学、紫外和高能波段1963年至2006年的观测数据,获得各波段的长期光变曲线。用Jurkevich方法和离散相关函数(Discrete Correlation Function,DCF)方法分别研究了多波段的光变周期。研究结果表明:(1)3C273在所研究波段内的辐射流量都表现出周期性变化的特征;(2)用Jurkevich方法和离散相关函数方法分析得到的多波段变化周期的结果非常一致;(3)3C273在射电和毫米波段可能存在8.0年左右的固有周期成分,在红外、光学和紫外波段可能存在2.0年和11.0年左右的固有周期成分,在高能波段可能存在1.0年左右的固有周期成分。简要探讨了引起3C273各波段周期光变的可能原因,研究结果表明用激波加速模型(shock-in-jet)能较好地解释引起3C273多波段光变的原因。     

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.     

高红移耀变体4C 38.41光学多波段光变性质

4C 38.41是一颗红移为1.813、可分类为平谱射电类星体的耀变体,使用一台85 cm望远镜在2018年2月22日至26日期间对其进行了光学V和R波段测光观测,得到两个波段的准同时数据.基于这些数据分析了该源在不同光变时标下的光变特性.结果表明:这颗源在观测期间处于较弱的活动状态, V和R波段星等(V, R)总变化均约为0.20等.在天内时标下,其中3晚探测到了该源的天内光变,另有一晚可能存在天内光变.此外,通过色指数和时延分析发现4C 38.41在不同时标下都展现越亮越红行为,与大多数平谱射电类星体类似,但在最后一晚4C 38.41在颜色-星等图上呈现出v字形,即首先展现越亮越红行为,然后转变为越亮越蓝行为,这可能是由该源的辐射在吸积盘主导和喷流主导之间的转换造成的.此外在第2晚探测到了V、R波段之间的时延,这是首次在高红移耀变体中探测到不同光学波段光变之间的时延,可以用随机同步辐射小结构模型来解释.     

59个耀变体的15.3GHz光变周期分析

使用活动星系核射电喷流的VLBA监测实验(Monitoring Of Jets in Active galactic nuclei with VLBA Experiments,MOJAVE)的15.3 GHz超长基线阵列(Very Long Baseline Array,VLBA)观测数据,利用功率谱密度函数方法对59个耀变体的光变曲线进行了周期分析,结果表明这59个耀变体的光变曲线显示了从2.6年到11.1年的可能的光变周期。分析了59个光变周期与其红移的关系,结果表明二者没有相关性,进一步搜集了14.5 GHz波段上的110个活动星系核的周期并分析了它们的周期与红移的关系,结果表明二者没有相关性。     

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。     

耀变体的光学偏振研究进展

耀变体是一类喷流与视线方向近似平行的活动星系核,高偏振是其区别于其他活动星系核的一个典型特征。耀变体的偏振一般认为是由喷流中相对论电子的同步辐射产生的。通过对光学偏振的观测,可以充分约束喷流性质,也给其他波段的光变信息提供补充。主要介绍耀变体光学偏振的研究情况:首先介绍耀变体及其偏振的一些背景;随后介绍耀变体偏振产生的原因、耀变体的去偏振效应、耀变体偏振随波长变化的研究,以及高能耀发与光学偏振相关性研究;最后,对耀变体光学偏振研究进行展望。     

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.     

类星体3C 446射电光变非线性特性分析

类星体有剧烈、大幅度的光变现象, 光变研究有助于建立与观测相符的理论模型. 这篇文章从密歇根大学射电天文台数据库收集了类星体3C 446射电4.8、8.0和14.5GHz波段的长期观测数据. 传统的线性方法难以分析复杂的光变现象, 文章采用了集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)方法和非线性分析方法相结合, 从混沌动力学特性、分形特性和周期性多角度对类星体光变随时间演化的规律进行了较全面的分析, 并重点对比分析了除去周期成分或混沌成分前后, 光变的周期性和非线性特性是否存在明显区别. 分析结果表明, 类星体3C 446射电波段光变资料由周期成分、趋势成分和混沌成分组成, 光变具有周期性、混沌性和分形特性. 除去混沌成分和趋势成分后的光变周期与原始光变资料的周期完全相同, 而两者的混沌和分形特性有明显不同. 从饱和关联维数来看, 重构动力学系统时, 除去周期成分和趋势成分后的光变资料比原始光变资料需要更多的独立参量, Kolmogorov熵值表明前者信息的损失率比后者大, 系统的混沌程度更高, 系统也更复杂, Hurst值表明后者自相似性和长程相关性比前者略强.     

Mkn501长期光变性质

在R和I波段对Mkn 501进行了测光观测,并结合历史文献得到Mkn 501在近30年间的光学、红外和射电等多个波段的光变曲线;讨论了光变与色指数之间的关系,发现色指数(B—V)与(B—R)之间有强相关,相关系数r=0.73.利用DCF方法分析了多波段光变的相关性,发现B波段与4.8GHz和红外波段的光变存在一定的正相关,利用CLEANest方法对B波段的光变曲线进行频谱分析,结果表明Mkn 501的光变曲线存在2个可能的周期,即(10.06±0.04)年和(21.60±0.17)年.     

3C 273、3C 279与3C 345光变的比较与分析

Blazar 3C 345的红移以及从射电到X射线波段的能谱等方面与伽玛射线源3C 279很相似,但是EGRET却没有探测到来自3C 345的辐射.从光变幅度(8GHz、22GHz,37GHz和B波段),光学最小光变时标和不同波段间的时间延迟3个方面,比较3C 345与伽玛射线源3C 279和3C 273的异同,寻找3C 345没有伽玛射线的可能原因.分析结果显示:光变幅度,在射电波段,3C 345与3C 279的更相似,在光学波段,3C 279、3C 345和3C 273依次递减并观测到了天量级的光变;还发现3C 345的时延要比3C 279长很多,而与3C 273相近.基于3C 345与3C 273的其他观测特征的相似性,如都观测到了大兰包,红外光度相当,那么3C 345的伽玛辐射能谱可能与3C 273相似,伽玛光度也相当.简单计算表明,若3C 273处于3C 345的红移处时,即使处在爆发态EGRET也探测不到3C 273,这可能正是EGRET从未探测到3C 345的原因.     

AO 0235+164射电波段宽带谱指数周期性变化的研究

收集了AO 0235+164天体射电4.8 GHz和14.5 GHz波段的光变测量数据,并获得了长期的光变曲线,从光变曲线可以看出其活动是非常剧烈的。利用Jurkevich方法和自相关函数方法分别对AO 0235+164射电波段宽带谱指数进行周期性分析,并对流量和谱指数进行相关性分析,研究结果表明:(1)AO 0235+164天体射电波段4.8 GHz～14.5 GHz对应的宽带谱指数,可能存在5.30年的光变周期,与Liu等人用功率谱法在射电波段发现其流量密度可能存在5.59±0.47年的光变周期基本吻合;(2)宽带谱指数与流量密度之间存在相关性。     

低峰频blazars的射电光变分析

从大量文献资料中收集了6个低峰频blazars(BL Lacertae、0235+164、OQ530、0716+714、3C 345及3C 273)最近30多年来在4.8 GHz、8 GHz、14.5 GHz、22GHz和37 GHz最完备的光变数据.利用离散相关函数法对这6个源的相关性及延迟进行分析,利用结构函数法对6个源的光变曲线的光变周期和光变时标进行分析并对其光变幅度进行比较分析.分析结果显示:在光变幅度方面,0716+714和0235+164在6个blazars中的光变幅度相对较大,3C 345和OQ 530次之,3C 273和BL Lacertae的光变幅度相对较小;多波段的延迟分析显示0235+164在相邻两波段之间都显示高频波段要超前于低频波段的变化趋势,3C 345整体呈现出高频波段滞后于低频波段的变化趋势.其余blazars分析结果显示在部分射电波段之间呈现出高频波段要超前于低频波段的变化趋势,而在其余射电波段之间却呈现出高频波段滞后于低频波段的变化趋势;结构函数法的分析结果显示3C 345的光变时标、拟合斜率及光变周期与其它5个低峰频blazars相比都偏大,这表明3C 345的活动性与其它5个源相比较弱,这表明在3C 345内部可能存在与其它5个低峰频blazars不同的物理过程.     

3C 454.3伽玛射线和近红外辐射延时分析

2008年秋天,3C 454.3在γ射线能段和光学波段呈现出非常大的爆发,在这次爆发过程中Fermi/LAT和SMARTS都对其进行了观测.通过对γ射线能段与SMARTS J及B波段在这次大爆发期间获得的光变数据进行细致的DCF分析发现:这段时期内3C 454.3的J波段光变落后γ射线光变大约2 d.在进行相关性分析过程中,对DCF做了稍许改进,得到一种改进的DCF-时间变换的离散相关函数(TDCF).TDCF的峰值在T=-1.66 d,无论是对TDCF取重心还是用非对称的高斯函数拟合,其结果都显示3C 454.3的J波段光变落后γ射线光变大约2d.FR/RSS Monte Carlo模拟结果也显示γ射线领先近红外(光学)光变.如果这个延时是由于电子辐射冷却产生的,那么逆康普顿散射的"种子"光子能量不能大于1.1 eV.这个延时也可能是由于辐射区域的大小不同引起的,2 d的延时反映了两个波段辐射区域的几何性质.高能与低能波段光变有较强的相关性证明这两个波段的辐射是由同一辐射区域产生的:γ射线辐射来自于辐射区域的内部,近红外辐射来自于包括γ射线辐射区域在内的更大区域.由于近红外的辐射区域大于γ射线辐射区域,引起光变的相对论激波传播到整个近红外辐射区域比传播到整个γ射线辐射区域所用的时间长;因此,观测到了J波段光变落后γ射线光变的现象.通过结构函数分析得到的两个波段的光变时标相差约2.5 d,这与大约2 d的延时符合得很好.     

AO0235＋164射电波段宽带谱指数周期性变化的研究

收集了AO0235＋164天体射电4．8GHz和14．5GHz波段的光变测量数据,并获得了长期的光变曲线,从光变曲线可以看出其活动是非常剧烈的。利用Jurkevieh方法和自相关函数方法分别对AO0235＋164射电波段宽带谱指数进行周期性分析,并对流量和谱指数进行相关性分析,研究结果表明：（1）AO0235＋164天体射电波段4．8GHz-14．5GHz对应的宽带谱指数,可能存在5．30年的光变周期,与Liu等人用功率谱法在射电波段发现其流量密度可能存在5．59±0．47年的光变周期基本吻合;（2）宽带谱指数与流量密度之间存在相关性。     

3C 120射电光变曲线中的一个可能周期

本文利用两种周期分析方法(Jurkevich方法和功率谱方法)分析了赛弗特星系3C120五个射电波段的光变曲线(4.8,8,14.5,22和37 GHz)。结果发现了一个大约为4.2a(年)的周期共同存在于5个波段的光变曲线中。这个周期可能能用双黑洞模型来解释。     

类星体长周期光变分析方法的研究

给出了4种分析类星体长周期光变的方法,用一个模拟的周期信号y=sinθ检验这4种分析方法,结果表明:(1)天体光变采样的数据点个数相对少到一定值时,Jurkevich方法、时间补偿离散傅里叶变换分析方法(DCDFT)、离散相关分析方法(DCF)和功率谱密度分析方法(PSD)的分析结果不一样,获取最短的连续数据点后,Jurkevich方法分析结果在4种方法中可能最为精确可靠,且计算方法简捷实用;(2)获得了Jurkevich分析方法的最佳参数,当m=9时分析结果最佳;(3)用m=9时的Jurkevich方法分析了类星体3C 279及3C 454.3的光变周期,得出3C 279的可能光变周期为(2.81±0.54)年,3C 454.3的可能光变周期为457 d。     

TeV耀变体在光学和γ射线波段的相关性研究

多波段相关性分析对研究耀变体(Blazar)的物理模型和辐射机制具有重要意义。为了研究TeV耀变体的物理模型,依据4FGL-DR3目录中78个TeV耀变体的对应体的名称及坐标,对他们的γ射线波段数据和光学波段数据进行了搜索和整理,发现同时具有光学波段和γ射线波段数据的TeV耀变体共56个。利用离散相关函数计算每个耀变体光学和γ射线的相关性,计算结果显示,有20个源表现出弱的γ射线-光学相关性,有30个源表现出强的γ射线-光学相关性,有6个源没有表现出相关性。在表现出强相关性的源中,光学波段和γ射线波段间还表现出不同程度的时间延迟。这些结果支持了TeV耀变体高能光子主要来自轻子模型的同步自康普顿辐射。但是同时还发现不管是光学波段还是γ射线波段,均存在一些“孤峰”,这些“孤峰”可能暗示了低能光子的来源不是唯一的。     

类星体3C345的光变周期特性研究

从大量文献资料中,收集了类星体3C345光学B波段的有效观测数据点共1642个,获得了从1896年至1993年的历史光变曲线．用Jurkevich方法计算分析3C345的光变周期,结果表明3C345的长光变周期为10．1±0．8年（或21．8±1．5年）,预期2002年1月应该为再次爆发期．