[論文レビュー] Observations of IntraDay Variable sources with the Effelsberg and Urumqi Radio Telescopes

N. Marchili, T. P. Krichbaum+8 more|ArXiv.org|Apr 17, 2008

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 23被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、25mウルムチおよび100mエフェルスベルク電波望遠鏡を用いて、イントラデイ変動（IDV）電波源のモニタリングを行い、急速なフレックス変動の起源を調査した。口径が小さいにもかかわらず、誤った24時間周期のモodulationを補正した後、ウルムチ望遠鏡はIDV研究において有効であることが示された。主な結果として、S5 0716+714の変動時標では、年間周期のモダレーションの兆候が見られ、これはISMスキャッタリング（intersellar scintillation）を含む外因的モデルを支持するものである。一方、S4 0954+658では同様の傾向は認められなかった。

ABSTRACT

A sample of classical IntraDay Variable (IDV) and IDV candidate sources has been monitored with the Urumqi 25m telescope and the Effelsberg 100m telescope. Aim of the project is to investigate the origin of IntraDay Variability, a phenomenon which has been observed in about 30% of flat spectrum radio quasars. Simultaneous Effelsberg-Urumqi observations demonstrated that the Urumqi antenna, although relatively small in diameter, is well suitable for IDV experiments. A few Urumqi datasets, however, turned out to be affected by a spurious $\sim 24$ hours modulation, an effect which has been removed by means of a new procedure for data reduction. In about 14 months, 12 epochs of observation have been collected, for a total observing time of more than 45 days. The epochs are regularly distributed over the whole year, in order to check for the presence of systematic annual changes in the variability time scales - a crucial test for verifying the consistency of source-extrinsic models of the variability. Preliminary time-analysis of the monitored sources revealed some hint for a slowing down of the characteristic time scales of S5~0716+714, a result that, if confirmed, would be compatible with a source-extrinsic origin of the variability, in contrast to previous IDV studies. No significant modulation of the time scales has been detected for S4~0954+658.

研究の動機と目的

• 平坦スペクトルの電波クェーサーにおけるイントラデイ変動（IDV）の起源を調査し、特に内因的および外因的メカニズムを区別すること。
• 変動時標が体系的な年間モジュレーションを示すかどうかを検証すること—これはISMスキャッタリング（ISS）モデルの主要な予測事項である。
• エフェルスベルク100m望遠鏡に比べて口径が小さいにもかかわらず、ウルムチ25m望遠鏡がIDVモニタリングに実用的であるかを検証すること。
• 指向の不安定性および日周効果に起因する、誤った24時間周期のモジュレーションを補正することで、データの信頼性を向上させること。
• 複数の観測エポックにわたるIDV源の変動特性を比較し、時標およびモジュレーションインデックスの長期的傾向を検出すること。

提案手法

• ウルムチ25m望遠鏡およびエフェルスベルク100m望遠鏡を用いて、4.8–4.85 GHz帯域で12エポックにわたる同時電波観測を実施した。
• 指向の不安定性および日周効果に起因する誤った24時間周期のモジュレーションを除去するための新しいデータ還元手順を適用した。
• 標準的な時系列解析手法（構造関数、離散自己相関関数（DIACF）、ウェーブレット解析）を用いて、変動時標を推定した。
• 両望遠鏡の変動曲線を比較することで、データの一貫性を検証し、口径が小さいにもかかわらずウルムチの信頼性を確認した。
• 14か月にわたる観測期間中に、S5 0716+714およびS4 0954+658の時標およびモジュレーションインデックス（M.I.）を推定した。
• 時標データを、ISMスキャッタリングの等方的および非等方的モデルにフィットさせ、年間モジュレーションの有無を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ISMスキャッタリングモデルが予測するように、S5 0716+714の変動時標は体系的な年間モジュレーションを示すか？
• RQ2 もう一つの古典的タイプII-IDV源であるS4 0954+658の変動にも、年間モジュレーションの兆候が見られるか？
• RQ3 エフェルスベルク100m望遠鏡に比べて口径が小さいウルムチ25m望遠鏡は、IDVを信頼性高く検出・測定できるか？
• RQ4 誤った24時間周期のモジュレーションはウルムチデータにどの程度影響を与え、新しいデータ還元手順によって効果的に除去できるか？
• RQ5 観測されたIDV源の変動パターンは、外因的（例：ISMスキャッタリング）か内因的起源のどちらを支持するか？

主な発見

• 誤った24時間周期のモジュレーションを補正したウルムチ25m望遠鏡は、より大きなエフェルスベルク100m望遠鏡の結果と良好に一致し、IDV実験に適していることが確認された。
• 指向の問題および日周効果に起因する誤った24時間周期のモジュレーションを、新しいデータ還元手順で効果的に除去できた。
• S5 0716+714では、年間日付300日前後で変動時標の遅れが観測され、ISMスキャッタリングに整合する年間モジュレーションの兆候が示された。
• S5 0716+714の時標は観測期間中に0.5～3.0日で変動し、モジュレーションインデックスのピークは4.93%、平均フレックスは0.74 Jyであった。
• S4 0954+658には顕著な年間モジュレーションは検出されず、時標は比較的安定（0.3～2.3日）に保たれ、モジュレーションインデックスは0.76%～2.28%の間で変動した。
• S4 0954+658では、強い変動が見られるにもかかわらず、体系的な時標の変化が認められず、これは単純なISSモデルに反するものであり、より複雑なまたは内因的起源を示唆している。