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...     

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。     

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。     

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.     

蝎虎天体能谱曲率与其伽马射线辐射亮度的关系

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,...     

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。     

耀变体喷流性质研究

利用锥形喷流模型(conical jet model)拟合了55个费米耀变体的准同时性多波段观测数据,并研究了耀变体喷流的物理性质.通过卡方估计来找到模型的最优参数,与收集的其他参数进行统计分析.源的参数统计分析结果如下:(1)模型拟合得到的喷流功率要比利用延展射电光度得到的喷流功率大;(2)多普勒因子δ与磁感应强度B之间没有相关性;(3)喷流功率与吸积盘光度间存在相关性,Blandford-Znajek(BZ)机制能够很好地解释BL Lacs的喷流能量来源却不能解释平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars,FSRQs);(4)喷流功率与黑洞质量之间有显著相关.     

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.     

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.     

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。     

S5 2007+777的射电性质研究

S5 2007+777是一个典型的低峰值频率的蝎虎天体,该天体具有kpc尺度的X射线喷流,文献中利用模型估算的方法,得出X射线波段的多普勒因子达到13.0,从而喷流尺度可以达到Mpc量级.在此,搜集了有关S5 2007+777的欧洲甚长基线射电干涉网(European VLBI Network, EVN)高分辨率档案数据、美国甚长基线射电干涉网(Very Long Baseline Array, VLBA) 15 GHz观测数据等,研究了喷流的射电结构、亮温度、自行等方面的性质,发现该源的甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)不同波段的喷流方向一致,但与文献中给出的kpc尺度的X射线喷流和甚大阵(Very Large Array, VLA)射电喷流方向存在一定的差异,说明该源的喷流辐射存在多普勒增亮效应.由VLBI观测得到的亮温度,估算了该源的射电多普勒因子的平均值及中值均为5.0,此值小于文献中X射线波段的多普勒因子,但与文献中利用其他方法得到的射电波段多普勒因子是一致的;另外,对多历元观测数据的拟合发现此源相同波段的各个成分在长历元上没有明显的自行,短历元上的自行甚至是视超光速运动.这可能是由低表面亮度成分中心位置的转移造成的.这同时也验证了之前估算的射电多普勒因子不是很大,小于X射线波段多普勒因子的结论.利用所得到的射电多普勒因子,发现该源具有较大尺度的本征射电喷流,可达到0.5 Mpc,由于这里使用的是均值,因此说明该源也有可能具有接近巨射电星系尺度的喷流.     

蝎虎BL型天体

三十年前,天文学家在蝎虎座发现了一颗光度变化极大的天体,当时误认为它是一颗变星,并给予了变星的符号——蝎虎座BL。1968年,射电天文学家证认出它不是一颗星,而是一个河外射电源(VRO42,22,01)。尔后,又从射电、光度、光谱以及红外光度等方面的研究陆续发现了其它一些性质和它很相近的天体。到1972年,这样的天体     

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.     

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.     

平谱射电类星体B30307+380的15GHz射电光变分析

欧文斯谷射电天文台(Owens Valley Radio Observatory, OVRO)的长时间监测数据显示,平谱射电类星体B3 0307+380的15 GHz射电光变曲线中表现出多个爆发过程。基于双指数函数拟合12个爆发过程,得到了每个爆发过程的光变幅度和上升、下降时标,进而估算了亮温度T_b和光变多普勒因子δ_V。多普勒因子范围为(9.12±0.58)～(35.38±3.34),平均值■为18. 65±7. 11 (sd)。这个结果表明,此源的射电辐射存在明显的聚束效应,支持主流的相对论性喷流模型。利用Lomb-Scargle周期图方法和加权小波分析方法,探讨了B3 0307+380是否存在周期性光变,发现存在一个较高置信度( 99%)的约244天的周期,并简要讨论了周期存在的可能原因。     

北京天文台发现新的BL型天体和类星体

今年５月２８～３１日,北京天文台的两个天文学家小组在兴隆观测站用２１６米望远镜对从密云２３２ＭＨｚ巡天源表精选的１８个光谱源进行观测,获得了它们的低色散光谱。证认出５个蝎虎座ＢＬ型天体和类星体。其中３个蝎虎座ＢＬ型天体和５个类星体属于世界上首次发现...     

活动星系核的演化与宇宙学红移

通过搜集了457个活动星系核样本,根据活动星系核的演化实质是指宇宙时标上的变化,讨论了红移量与活动星系核演化的关系,最终证明了活动星系核的演化分为两个序列:(1)从类星体到Seyfert星系之间的演化;(2)平谱射电类星体(FSRQ)—BL Lac天体—射电星系(RG)的演化。     

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.