[論文レビュー] Multifrequency variability of the blazar AO 0235+164. The WEBT campaign in 2004-2005 and long-term SED analysis

C. M. Raiteri, M. Villata+4 more|ArXiv.org|Aug 29, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 49被引用数 43

ひとこと要約

本研究は2004–2005年の間、電波から可視光までのデータとXMM-NewtonのX線/紫外線観測を組み合わせた多周波数キャンペーンを、Blazar AO 0235+164に対して実施した。可視光および電波帯で約8年という想定よりも長い変動 timescale が示され、2004年に予測された爆発的増光は観測されず、X線と可視光の明るい状態の間に5年程度の遅れがあることが示唆され、これはジェットの前進運動または回転によるものかもしれないとされる。

ABSTRACT

A huge multiwavelength campaign targeting the blazar AO 0235+164 was organized by the Whole Earth Blazar Telescope (WEBT) in 2003-2005 to study the variability properties of the source. Monitoring observations were carried out at cm and mm wavelengths, and in the near-IR and optical bands, while three pointings by the XMM-Newton satellite provided information on the X-ray and UV emission. We present the data acquired during the second observing season, 2004-2005, by 27 radio-to-optical telescopes. They reveal an increased near-IR and optical activity with respect to the previous season. Increased variability is also found at the higher radio frequencies, down to 15 GHz, but not at the lower ones. The radio (and optical) outburst predicted to peak around February-March 2004 on the basis of the previously observed 5-6 yr quasi-periodicity did not occur. The analysis of the optical light curves reveals now a longer characteristic time scale of 8 yr, which is also present in the radio data. The spectral energy distributions corresponding to the XMM-Newton observations performed during the WEBT campaign are compared with those pertaining to previous pointings of X-ray satellites. Bright, soft X-ray spectra can be described in terms of an extra component, which appears also when the source is faint through a hard UV spectrum and a curvature of the X-ray spectrum. Finally, there might be a correlation between the X-ray and optical bright states with a long time delay of about 5 yr, which would require a geometrical interpretation.

研究の動機と目的

• 2004–2005年の主な観測キャンペーン中にBlazar AO 0235+164の多周波数変動を調査すること。
• 以前に観測された可視光および電波帯の5–6年周期の準周期性が継続しているか、あるいは変化しているかを特定すること。
• XMM-Newton観測中のスペクトルエネルギー分布（SED）を分析し、過去のX線衛星データと比較すること。
• X線および電波帯の変動の原因を、内因的および外因的プロセスの両者と区別して分析すること。
• X線と可視光の明るい状態の間の長期的相関関係が、約5年遅れで成立しているかどうかを検証すること。

提案手法

• 電波、近赤外、可視光、X線帯の全周波数帯で、27台の望遠鏡を用いた連携多波長モニタリングキャンペーンを実施した。
• 電波から可視光までの約2600点のデータを収集し、3回のXMM-Newtonポイントングで同時にX線および紫外線データを取得した。
• 周波数ごとの光度曲線を分析し、変動 timescale と相関関係を特定した。
• XMM-Newton観測中のスペクトルエネルギー分布（SED）を、過去のX線ミッションのものと比較した。
• 100 m Effelsberg望遠鏡の電波データを用いて、1日以内の変動を評価し、内因的および外因的効果を区別した。
• 統計的分析を適用し、X線と可視光状態の間の時間遅れを検出するとともに、相関関係の有意性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AO 0235+164の可視光および電波帯における5–6年周期の準周期的増光は継続しているか、それとも特徴的な timescale が変化しているか？
• RQ2 X線と可視光の明るい状態の間に有意な時間遅れがあるか。もしあるならば、その物理的メカニズムは何か？
• RQ3 電波および可視光帯の観測された変動の原因は何か。これは主に内因的か、外部要因の影響を受けるか？
• RQ4 XMM-Newton観測中のスペクトルエネルギー分布（SED）は、過去のX線ミッションのものとどのように比較されるか？
• RQ5 観測されたX線および可視光の変動は、観測線に異なる発光領域が向きを変えることで生じる前進または回転するジェットモデルで説明可能か？

主な発見

• 可視光および電波の光度曲線から、約8年というより長い特徴的な変動 timescale が示され、以前に想定された5–6年周期とは異なることが判明した。
• 2004年2月～3月ごろに予測された可視光および電波の増光は観測されず、周期が厳密に周期的ではない可能性を示唆している。
• XMM-NewtonのX線および電波同時観測では、短期的なX線変動は顕著でなかったが、Effelsbergでの10.5 GHz帯の1日以内の電波フラックス変化は、内因的および外因的変動プロセスの組み合わせを示唆している。
• 明るく、やや軟らかなX線状態は非常にまれであり、1993–2005年の間でわずか2回（ROSATが1993年、XMM-Newtonが2002年）観測された。その間隔は約8.5年であった。
• X線と可視光の明るい状態の間に、約5年遅れの潜在的な相関関係が存在し、これはジェットが時間とともに前進または回転し、観測線に異なる発光領域を向けていることによって説明可能である可能性がある。
• 明るい状態におけるX線スペクトルには追加の軟らかく、やや弱い成分が観測され、X線スペクトルの曲率は、時間とともに前進する不均一な湾曲ジェットを含むモデルと整合的である。