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。     

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.     

费米甚高能γ射线耀变体谱指数、能谱峰值频率和能谱曲率相关性研究

收集了69个费米甚高能γ射线(TeV)耀变体样本的平均态多波段数据,并用对数抛物线模型(The Log-parabolic Model)对能谱分布(The Spectral Energy Distribution,SED)进行拟合,获得相关物理参数.分别对谱指数、能谱峰值频率、能谱曲率3个物理参数进行统计分析,结果如下...     

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.     

费米耀变体的伽马辐射与发射线辐射的相关分析（英文）

在活动星系核的标准模型中,中心有一个超大质量黑洞,黑洞周围是一个吸积盘,喷流处在垂直于吸积盘的平面上。理论研究表明,喷流和吸积盘之间存在一定的联系,许多学者利用射电(或伽马)辐射与发射线辐射之间的相关性研究这种关系。然而,耀变体的射电或伽马辐射具有强烈的成束效应,使得在讨论喷流-吸积盘的联系时,应该考虑成束效应。收集了202个FERMI/LAT耀变体的宽发射线数据研究喷流与吸积的关系。202个源中,66个具有多普勒因子。对整个样本和平谱射电类星体与蝎虎座BL型天体2个子样本,分别研究了去除红移影响和成束放大效应时,伽马射线与宽发射线以及射电波段与宽发射线的相关关系,得到整个样本202个源的伽马射线与宽发射线以及射电波段与宽发射线之间存在强的正相关,而且这种相关性在去除红移效应之后仍然存在。对于66个有多普勒因子的源,在去除多普勒因子的影响之后,伽马射线与宽发射线以及射电波段与宽发射线之间仍然存在正相关。分析结果表明:(1)整个样本和各个子类的伽马射线与宽发射线之间都存在强相关。这些相关性在红移效应去除后仍然存在,并且证实了文献中他们所研究的结果。(2)对于66个有多普勒因子的耀变体,宽发射线与多普勒因子之间存在强的相关性,伽马射线与宽发射线在去除多普勒因子的影响之后存在相关性。在射电和宽发射线之间也得到了类似的结果。(3)吸积过程与喷流之间存在强关联性。     

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.     

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。     

河外TeV能段γ射线背景下限的估算

Fermi卫星对GeV能段的河外伽马射线背景(Extragalactic Gamma-ray Background, EGB)进行了较为精确的测量, 极大提高了对高能伽马射线背景的认识, 但是在TeV能段, 使用空间探测器进行观测非常困难, 只能依赖地面伽马射线探测器, 如成像大气切伦科夫望远镜. 目前, 对于TeV能段的河外伽马射线背景的认识还不完善. 使用有低活跃状态能谱的61个TeV源(包含2个星暴星系、6个射电星系以及53个耀变体)的累计流量给出河外TeV伽马射线背景的下限. 结果显示, 低能段(0.5--4.5TeV)流量由两个临近的耀变体Mrk 421和Mrk 501主导, 贡献了大约58%的累计背景流量; 而大于4.5TeV的能段, 由3个已观测到10TeV以上能段流量的极端耀变体H 1426+428、1ES 1959+650以及1ES 0229+200主导. 最后分别探究了星暴星系、射电星系以及耀变体对河外TeV伽马射线背景的贡献, 不同耀变体子类对河外TeV伽马射线背景的贡献以及不同红移区间TeV源对河外伽马射线背景的贡献.     

Blazar天体的红外偏振和变化研究

利用多波段同时性观测数据,研究了Blazar天体的近红外波段偏振与光学波段偏振的关系,发现两个波段的偏振度和偏振角之间都存在着很强的线性相关性．另外,两个波段的辐射流量也强烈相关．结果表明Blazr天体的近红外辐射主要来自于相对论电子的同步辐射,且与光学波段辐射来自于同一辐射区域．另外,利用2MASS数据还研究了近红外波段3个色指数J-H、H-K和J-K之间的相关性,发现J-H和H-K都与J-K强相关,但J-H与H-K之间没有相关性．最后研究了色指数-星等关系,表明在近红外波段Blazar天体变亮时谱形变平．     

射电宁静类星体对γ射线背景的贡献

EGRET的观测确认并给出了新的各向同性的γ射线背景,已知的γ辐射天体不足以提供这么多的辐射.同时EGRET也揭示出一批未发现射电波段对应体的γ射线源,它们均匀地分布在天球上,表明可能是宇宙学起源. Wang(2008)提出一种新的、由AGN的辐射反馈驱动的γ射线辐射过程,辐射的能量峰值落在1GeV-0.1TeV之间,光度典型值达到1042-1043ergs s-1.射电宁静类星体中的这种辐射过程使得它们成为潜在的γ辐射源,并对γ背景产生贡献.考虑逆康普顿散射的种子光子分别来自类星体吸积盘和宇宙微波背景这两种情况,发现前一种情况在～1GeV处贡献了78%-92%的背景辐射强度,后一种情况的贡献可以忽略.射电宁静类星体很可能成为对1GeV附近,γ射线背景贡献最大的天体.     

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.     

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.     

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。     

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.     

耀变体在射电波段的偏振研究

利用UMRAO数据库22个耀变体源的偏振数据,根据Lazarian&Pogosyan理论模型分析研究了耀变体射电波段的偏振随波长的变化,得出不同类的耀变体偏振随波长变化的原因。结果表明,与Lazarian&Pogosyan理论模型吻合较好。由此得出如下结论:(1)反常去偏振耀变体源中反常法拉第旋光起主导作用,反常去偏振相对较少;(2)热辐射与同步辐射混合作用,高频波段的偏振度小于低频波段的偏振度(反常去偏振);(3)当被观测波段波长小于吸积盘热辐射对应的维恩波长时,高频波段的偏振度大于低频波段的偏振度(常规去偏振)。     

费米耀变体光学波段色指数变化的研究

利用调整流量基准面的方法修正19个费米耀变体(Blazars)的光学波段流量与色指数,通过对比修正前后色指数与星等的相关关系,研究多普勒因子对色指数变化机制的影响。研究表明:(1)修正前,只有5个源呈现明显的颜色变蓝的趋势,2个源呈现明显的颜色变红的趋势;(2)修正后,有9个源呈现明显的颜色变蓝的趋势,6个源呈现弱的颜色变蓝的趋势,只有4个源的色指数与星等不存在相关关系;(3)大约有一半的源的色变机制受多普勒聚束效应的影响,修正后,这些源的色指数与星等的相关性增强;(4)多普勒因子的变化可能是造成颜色变蓝的趋势变弱的原因。通过研究色指数和星等的相关关系,能进一步解释耀变体的辐射机制。     

坦谱射电源PKS 0528 134中γ射线爆发和毫米波射电爆发的演化关系

在１９９１—１９９３年期间,Ｃｏｍｐｔｏｎγ射线天文台（ＣＧＲＯ）在射电源ＰＫＳ０５２８＋１３４中观测到两次很强的射线爆发,都伴随有毫米波射电大爆发．本文详细分析了高能γ－Ｘ射线波段和红外－光学波段的辐射能量分布（ＳＥＤ）．结果表明,高能γ射线辐射可能主要是由喷流相对论电子对周围ＵＶ－软Ｘ射线光子的逆康普顿散射所产生的．同时,通过毫米波射电大爆发的频谱演化特性与γ射线源的同步辐射频谱特性的比较,对γ辐射等离子团和射电等离子团之间可能的演化联系作了讨论．     

γ射线暴X射线耀发的研究进展

γ射线暴是宇宙中恒星尺度的最剧烈爆发现象。γ射线暴瞬时辐射结束后,进入余辉辐射阶段。X射线耀发是γ射线暴X射线辐射衰减过程中出现的短时标闪耀现象。X射线耀发的脉冲轮廓具有不对称性,其上升时标小于下降时标。在部分γ射线暴中,X射线耀发的亮度达到瞬时辐射的亮度。X射线耀发的持续时间与峰值时间具有线性关系。X射线耀发的光谱比X射线余辉的光谱硬。早期X射线耀发与晚期X射线耀发相比,其脉冲轮廓较窄,光谱较硬。X射线耀发产生的物理过程类似于γ射线暴瞬时辐射的物理过程。在火球(fireball)模型中,内部壳层之间发生碰撞,产生的内激波加速电子,电子的同步辐射产生X射线耀发。当火球扫过星际介质,外激波加速电子时,电子的同步辐射也可产生X射线耀发。在光球(photospere)模型中,能量耗散发生在光学厚的区域,热辐射的光谱峰值落在X射线能段附近,γ射线暴的喷流在光球半径处会产生X射线耀发。如果射线暴喷流由坡印亭能流主导,喷流就会与星际介质相互作用,磁场的不稳定性使磁场发生耗散,产生的能量形成X射线耀发。γ射线暴的喷流具有几何效应。一部分同步辐射可能发生在喷流辐射面的高纬度处。由于曲率效应(curvature effect),各向异性辐射与各向同性辐射相比,X射线耀发的峰值出现较晚。此外,在γ射线暴发生后,黑洞会间歇性地吸积外部介质。在吸积过程中,黑洞周围的磁场会调节吸积的速率和喷流中的能量,这是出现多个X射线耀发的原因。     

脉冲星参数的取值对γ暴火球余辉的影响

用中心有脉冲星的γ射线暴的火球模型计算出GRB970228和GRB000301c两个γ射线暴的余辉辐射流，计算结果与观测结果相比较，符合的很好，解释了GRB970228和GRB000301c光学R波段余辉的光变曲线带‘拐折’的特征，讨论了中心脉冲星参数的取值对余辉的光曲线起的重要作用。