[論文レビュー] A Catalog of 157 X-ray Spectra and 84 Spectral Energy Distributions of Blazars observed with BeppoSAX

P. Giommi, M. Capalbi+6 more|ArXiv.org|Sep 27, 2002

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 7

ひとこと要約

本論文は、BeppoSAXが最初の5年間で観測したブレーザーの157個のX線スペクトルおよび84個の広帯域スペクトルエネルギー分布（SED）を、公開アーカイブからのデータを用いて一貫した分析を実施した。その結果、シンクロトロンピーク周波数が6桁のスパンを示し、高エネルギーピークを持つBL Lacsのスペクトル曲率は対数的放物線モデルによって最もよく記述され、高エネルギーで加速効率が低下する粒子加速過程を示唆している。

ABSTRACT

As a special contribution to the proceedings of the BeppoSAX workshop dedicated to blazar astrophysics we present a catalog of 157 X-ray spectra and the broad-band Spectral Energy Distribution (SED) of 84 blazars observed by BeppoSAX during its first five years of operations. The SEDs have been built by combining BeppoSAX LECS, MECS and PDS data with (mostly) non-simultaneous multi-frequency photometric data, obtained from NED and from other large databases, including the GSC2 and the 2MASS surveys. All BeppoSAX data have been taken from the public archive and have been analysed in a uniform way. For each source we present a SED plot, and for every BeppoSAX observation we give the best fit parameters of the spectral model that best describes the data. The energy where the maximum of the synchrotron power is emitted spans at least six orders of magnitudes ranging from ~ 0.1 eV to over 100 keV. A wide variety of X-ray spectral slopes have been seen depending on whether the synchrotron or inverse Compton component, or both, are present in the X-ray band. The wide energy bandpass of BeppoSAX allowed us to detect, and measure with good accuracy, continuous spectral curvature in many objects whose synchrotron radiation extends to the X-ray band. This convex curvature, which is described by a logarithmic parabola law better than other models, may be the spectral signature of a particle acceleration process that becomes less and less efficient as the particles energy increases. Finally some brief considerations about other statistical properties of the sample are presented.

研究の動機と目的

• BeppoSAXが観測したブレーザーのX線スペクトルおよび広帯域SEDの包括的かつ一様に分析されたカタログを構築すること。
• 特にシンクロトロン成分の形状と曲率に注目し、X線バンド全域におけるブレーザーのスペクトル多様性を調査すること。
• X線選択ブレーザーにおける観測されたスペクトル曲率が、破れた累乗則モデルよりも対数的放物線モデルでよりよく記述できるかどうかを検証すること。
• ブレーザージェット内での粒子加速メカニズムに与えるスペクトル曲率の物理的意味を検討すること。
• 特にBeppoSAXの観測戦略がX線が明るく、ピーク周波数が高い源に偏る傾向があることによる選択バイアスを評価すること。

提案手法

• すべてのBeppoSAX LECS、MECS、PDSデータは公開アーカイブから取得され、一貫性のある一様な方法で再分析された。
• SEDは、NED、GSC2、2MASSからの非同時多波長光度測定データとBeppoSAXのX線データを統合して構築された。
• スペクトル曲率を記述するために対数的放物線モデルが使用され、パラメータβとE0がスペクトル形状を定量化した。
• シンクロトロンピーク周波数ν_peakは、SEDに自己散乱シンクロトロン（SSC）モデルをフィットさせることで推定された。
• FSRQとBL Lacsに分けてν_peak分布の統計的分析が行われ、選択バイアスの評価がなされた。
• スペクトル指数とフラックス比f_x/f_rをν_peakと相関させ、以前のROSAT研究の予測を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BeppoSAXサンプルにおけるブレーザーで観測されたシンクロトロンピーク周波数ν_peakの範囲は何か？
• RQ2 シンクロトロン放射がX線帯域にまで及ぶブレーザーのX線スペクトル曲率は、対数的放物線モデルでどの程度よく記述できるか？
• RQ3 観測されたスペクトル曲率は、ブレーザージェット内での粒子加速メカニズムにどのような物理的意味を持つのか？
• RQ4 BeppoSAXの観測戦略がX線が明るく、ν_peakが高い源に偏る傾向があることによって、観測されたSED分布がどの程度バイアスを受けているか？
• RQ5 超高エネルギーピークを持つBL Lacs（UHBL）の候補は存在するか？ すなわち、シンクロトロンピークがガンマ線帯域に達するか？

主な発見

• シンクロトロンピーク周波数ν_peakは、約0.1 eVから100 keVを超えるまで、少なくとも6桁のスパンを示し、LBL、HBL、さらにはUHBLの領域をカバーしている。
• HBL対象におけるスペクトル曲率は、対数的放物線モデルが破れた累乗則モデルよりもより良いフィットを示し、平均βパラメータは−0.38 ± 0.1であった。
• 観測されたスペクトル曲率は、高エネルギーで加速効率が低下する粒子加速過程と整合的であり、これはβ値が低エネルギーピークを持つBL Lacsよりも急であることに基づく。
• 複数の源で、軟X線から硬X線への急激なスペクトルの変化が検出され、これはシンクロトロンと逆コンプトン放射の遷移を示している。
• サンプルは、BL LacsサブサンプルにおいてX線が明るいHBL対象に強く偏っており、一方FSRQは主に低ν_peakの源であることが判明した。これは、FSRQが全体的に高光度であり、X線ピークを持つFSRQが稀であることに一致する。
• 1つのFSRQ、1ES 1627+402のみがX線帯域にシンクロトロンピークを示したが、これはFSRQ集団において極めて稀であることを確認した。