[論文レビュー] Optical monitoring of Active Galactic Nuclei from ARIES

Gopal‐Krishna, Paul Wiita|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、ARIESにおける活動銀河核（AGN）の光学的モニタリングの歴史的概要を提示し、内時間スケールでの光学的変動（INOV）が、ブラザールに限定されず、電波非発光QSOや電波強発光クェーサーに対しても観測され、変動の振幅は最大で3–5%、稼働率は約10%であることを示している。研究では、弱いINOVがAGNのタイプにかかわらず広く見られることを明らかにしたが、特にブラザールは顕著な変動と色の変化を示す。

ABSTRACT

This overview provides a historical perspective highlighting the pioneering role which the fairly modest observational facilities of ARIES have played since the 1990s in systematically characterizing the optical variability on hour-like time scale (intra-night optical variability, or INOV) of several major types of high-luminosity Active Galactic Nuclei (AGN). Such information was previously available only for blazars. Similar studies have since been initiated in at least a dozen countries, giving a boost to AGN variability research.Our work has, in particular, provided strong indication that mild INOV occurs in radio-quiet QSOs (amplitude up to ~ 3 – 5 % and duty cycle ~ 10%) and, moreover, has demonstrated that similarly mild INOV is exhibited even by the vast majority of radio-loud quasars which possess powerful relativistic jets (even including many that are beamed towards us). The solitary outliers are blazars, the tiny strongly polarized subset of powerful AGN, which frequently exhibit a pronounced INOV. Among the blazars, BL Lac objects often show a bluer-when-brighter chromatic behavior, while the flat spectrum radio quasars seem not to. Quantifying any differences of INOV among the major subclasses of non-blazar type AGNs will require dedicated monitoring programs using 2 - 3 metre class telescopes.

研究の動機と目的

• 中程度の口径の望遠鏡を用いて、高光度AGNにおける内時間スケールでの光学的変動（INOV）を体系的に特徴づけること。
• INOVの研究をブラザールに限定せず、電波非発光QSOや電波強発光クェーサーを含めるように拡張すること。
• AGN亜群ごとのINOV振幅、稼働率、色の変化行動の違いを調査すること。
• 非ブラザールAGNにおける弱いINOVの広範な存在を確立し、AGN物理学への影響を評価すること。
• 詳細な亜群比較を目的とした、2–3メートルクラス望遠鏡を用いた将来的な専用モニタリング計画を促進すること。

提案手法

• 複数年にわたるAGNの高タイムコherエンスの光度測定データを、ARIES施設を用いて光学的モニタリングによって収集した。
• 光度曲線を分析し、時間スケールが1時間程度の内時間光学的変動（INOV）を検出および定量した。
• スペクトル的および電波的性質に基づいて、AGNを亜群（例：BL Lac、FSRQ、QSO、クェーサー）に分類した。
• 変動振幅と稼働率を測定し、AGNタイプごとのINOV特性を比較した。
• 異なるAGN亜群における色の変化（明るさに伴う色の変化）の行動を調査した。
• 既存のブラザールデータと比較し、INOV行動におけるパターンと外れ値を同定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電波非発光QSOでは、内時間光学的変動（INOV）の広がりと振幅はどの程度か？
• RQ2 電波強発光クェーサーにおけるINOVは、特に相対論的ジェットを向けているブラザールと比べてどのように異なるか？
• RQ3 非ブラザールAGN亜群は、ブラザールと比較して特徴的な色の変動パターンを示すか？
• RQ4 非ブラザールAGNにおけるINOVの稼働率はどの程度で、ブラザールの活動と比べてどう異なるか？
• RQ5 非ブラザールAGN亜群の間でINOVの違いを区別するには、どのような観測的要件が必要か？

主な発見

• 電波非発光QSOでは、最大で3–5%の振幅と約10%の稼働率を示す弱い内時間光学的変動（INOV）が観測された。
• 電波強発光クェーサーの顕著な割合が、地球に向かってビーム化されている場合を含め、弱いINOVを示しており、これはブラザールに限定されないことを示している。
• ブラザールは依然として主な外れ値であり、顕著なINOVを示し、特にBL Lac対象は明るくなると青くなる色の傾向を示している。
• フラットスペクトル電波クェーサー（FSRQ）は、BL Lac対象と同様に明るくなると青くなる行動を示さない。
• 非ブラザールAGNにおける観測されたINOVは、従来の考えとは異なり、より広範な物理的メカニズムを示唆しており、強い変動を示すのはビーム化された源に限らないという仮定に疑問を呈する。
• 非ブラザールAGN亜群間でのINOVの定量的差異を確認するには、2–3メートルクラス望遠鏡を用いた専用モニタリングが必要である。