[論文レビュー] Intraday variability in x-ray selected BL Lacertae objects

J. Heidt, S. J. Wagner|arXiv (Cornell University)|Sep 12, 1997

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、EMSSおよびEXOSATのサンプルから選ばれた33個のX線選択BL Lac対象について、日次X線変動を調査した。その結果、40%未満の対象がduty cycle ≤0.4の変動を示した。典型的なピーク・ツー・ピーク振幅は約10%であり、特徴的な timescale は1.3〜2.7日程度であった。結果から、X線選択BL Lac対象とラジオ選択BL Lac対象はduty cycle（2倍の差）、振幅（3倍の差）に差を示すが、類似したtimescaleは共通の変動メカニズムを示唆しており、X線選択対象では磁場が強く、観測角度が大きい可能性がある。

ABSTRACT

We present a study of the intraday variability behaviour of two samples of x-ray selected BL Lac objects, the EMSS and EXOSAT samples consisting of 22 and 11 sources, respectively. In both samples we were able to detect intraday variability in less than 40% of the sources only. The duty cycle (the fraction of time, when a BL Lac object is variable) in x-ray selected BL Lac objects is 0.4 or less. The typical peak-to-peak amplitudes of the variability are 10%. Typical time-scales and an activity parameter for our variable BL Lac objects were inferred from structure function and autocorrelation function analyses. In only 4 BL Lac objects we were able to measure a characteristic time-scale, which was in the range between 1.3 and 2.7 days. Comparison with our previous study of a complete sample of radio-selected BL Lac objects from the 1 Jy catalogue shows that x-ray and radio-selected BL Lac objects differ in their duty cycle by a factor of 2 and the typical peak-to-peak amplitudes by a factor of 3. The observed time-scales are similar. We also found that the same mechanism may be responsible for the observed variability in the x-ray selected and radio-selected BL Lac objects. The expectations of the various schemes linking x-ray selected and radio-selected BL Lac objects have been compared to our observations. Consistency is found for a scenario, where x-ray selected BL Lac objects have on average stronger magnetic fields and are seen under relatively larger viewing angles than the radio-selected BL Lac objects. However, the suggestion that x-ray selected BL Lac objects have decelerating jets and radio-selected BL Lac objects accelerating jets can also not be ruled out.

研究の動機と目的

• EMSSおよびEXOSATのサンプルから得られたX線選択BL Lac対象における日次X線変動を調査すること。
• 1 Jyカタログからのラジオ選択BL Lac対象と比較して、X線選択BL Lac対象の変動特性を検討すること。
• 変動行動の違いが、ジェットの固有の性質の違いか、観測幾何学的要因に起因するかを特定すること。
• 観測された変動パターンを比較することで、X線選択とラジオ選択BL Lac対象を結ぶ理論的モデルを検証すること。

提案手法

• EMSSおよびEXOSATの調査から得られた33個のBL Lac対象のX線光度曲線の分析。
• 特徴的なtimescaleおよび変動振幅を推定するために、構造関数および自己相関関数手法の適用。
• duty cycleを、源が顕著な日次変動を示す時間の割合として計算。
• X線選択およびラジオ選択サンプル間の変動パラメータ（振幅、timescale、duty cycle）を比較。
• ジェットの向き、磁場強度、ジェット加速状態に基づいた理論的モデルを評価し、観測された差を説明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線選択BL Lac対象のうち、何パーセントが日次X線変動を示し、その典型的なduty cycleはどれくらいか？
• RQ2 X線選択BL Lac対象の日次変動におけるピーク・ツー・ピーク振幅と特徴的なtimescaleは、ラジオ選択BL Lac対象と比べてどの程度か？
• RQ3 X線選択とラジオ選択BL Lac対象の間で観測された変動行動の違いを説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ4 観測された変動は、両サンプルで共通の発光メカニズムに従っていると一致するか、それとも別個の集団を示唆するか？
• RQ5 観測された変動パターンを最もよく説明する理論的モデルは何か？例えば、観測角度の違いやジェット加速状態の違いなど。

主な発見

• X線選択BL Lac対象における日次X線変動のduty cycleは≤0.4であり、変動は時間のわずか一部にしか発生しないことを示している。
• X線バンドにおける典型的なピーク・ツー・ピーク変動振幅は約10%である。
• 特徴的なtimescaleは4つの源でのみ測定され、1.3〜2.7日程度の範囲であった。
• X線選択BL Lac対象は、ラジオ選択BL Lac対象と比較してduty cycleが約半分であり、典型的な変動振幅も約1/3程度にとどまっている。
• duty cycleと振幅に差がある一方で、両サンプル間で変動の典型的なtimescaleは類似しており、共通の根本的メカニズムを示唆している。
• データは、X線選択BL Lac対象がラジオ選択対象よりも強い磁場とより大きな観測角度を持つモデルと整合しており、減速するか加速するかのジェット状態の違いを含むモデルも否定できない。