上海天文台在耀变体光变研究上取得新进展

[ 录入者:zhangms | 时间:2016-09-25 12:19:39 | 作者:左文文 | 来源:上海天文台网站 | 浏览:1251次 ]

普遍认为,耀变体在所有电磁波段都有光变,光变时标从几分钟到几年不等。而近日,上海天文台一名访问学者的研究工作却表明,耀变体并不一定在所有电磁波段上都具有多种时标的光变。目前该工作已被《皇家天文学会月报》接收。   

超大质量黑洞(质量介于几百万倍和几百亿倍太阳质量之间)普遍存在于大质量星系中心。其中一部分超大质量黑洞正吞噬着大量的气体,在其周围形成吸积盘。物质在向黑洞旋进式下落过程中,将引力能高效地转化内能,产生辐射。这便是活动星系核背后的基本物理,如图1所示。

图1:活动星系核示意图(取自Urry & Padovani, 1995)。

有一小类活动星系核,称为耀变体。它们在全电磁波段具有强烈的大幅度光变,即辐射流量发生变化,被认为是瞬变天体。在各波段,耀变体发出的辐射以喷流的非热辐射为主,能谱分布由两个峰构成:从射电到紫外或X射线波段的低频峰,普遍认为其来自于喷流中相对论电子的同步辐射;从X射线到伽马射线波段的高频峰,很可能来自于逆康普顿过程。  

根据能谱分布峰值频率,耀变体可分成两类:低峰频耀变体(Low energy peaked blazars; LBL)和高峰频耀变体(High energy peaked blazars; HBL)。前者的同步辐射峰值频率在射电和光学波段之间,而后者在紫外到X射线波段之间。图2展示了它们的能谱分布。

图2:两类耀变体的能谱分布,实线和虚线分别对应低峰频耀变体和高峰频耀变体的能谱分布。该工作研究的是黄色区域对应波段处的微光变,即低峰频耀变体的X射线波段和高峰频耀变体的光学波段。

光变研究,是理解耀变体本质和物理过程最有效的手段之一。若在几分钟到一天之间,流量发生百分之几到百分之几十的变化,这一类光变被称为微光变(Intraday variability, IDV)。而时标在几星期到几个月的光变为短时标光变,若时标长至几个月到几年,就称为长时标光变。  

“我们选择的样本含有12个低峰频耀变体,它们共被XMM-Newton太空望远镜观测过50次。基于这个样本,我们发现这类耀变体在X射线波段发生微光变的比例非常小。根据已有的50条光变曲线,我们仅在2条光变曲线中分析得到了微光变,也就是说比例只有4%。”该工作的第一作者Alok C. Gupta博士说,他是印度阿雅巴塔观测科学研究所(ARIES)的研究人员,目前获中国科学院国际人才计划资助,在上海天文台进行合作研究。“实际上对于高峰频耀变体,结果也相似。早期我们研究过144条高峰频耀变体光学波段的光变曲线,只有6条光变曲线显示微光变,大约4%的比例。” 

对于该现象,他提出可能的解释:能谱分布中,高峰频耀变体的同步辐射峰在紫外和X射线波段间,而低峰频耀变体在红外到光学波段之间。能谱分布峰值频率似乎对这些耀变体在X射线和光学波段的光变性质有显著影响。由于在低峰频耀变体中,X射线波段来自于逆康普顿辐射,其对应的电子能量比产生同步辐射峰(光学/红外)的电子能量低,这可能导致X射线波段光变较慢,从而相对于光学波段,X射线波段微光变比例很小。 

科研文章链接: 

http://mnras.oxfordjournals.org/lookup/doi/10.1093/mnras/stw1667 

科学联系人: 

Alok C. Gupta, 上海天文台 & 阿雅巴塔观测科学研究所,alok@aries.res.in 

新闻联系人: 

左文文,上海天文台,wenwenzuo@shao.ac.cn

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