[論文レビュー] Photopolarimetric monitoring of 41 blazars in the optical and near-infrared bands with the Kanata telescope

Y. Ikejiri, Makoto Uemura+8 more|ArXiv.org|Dec 18, 2009

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 21被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、カナタ望遠鏡を用いて41個のブレーザーを光学的および近赤外帯で偏光光度測定した結果、良好に観測された83%のブレーザーが、活動的フレア時に普遍的な「明るいほど青くなる」色の傾向を示した。一方、3つの天体では、明るさが低い状態でのみ「明るいほど赤くなる」挙動を示し、これは熱的放射の支配を示唆している。偏光度-全波長放射の相関は弱く、有意な正の相関を示したのは10個の天体にとどまり、低放射率のブレーザーでは、放射度、色、偏光度の変動の振幅が小さくなっていることがわかった。

ABSTRACT

Blazars are a kind of active galactic nuclei (AGN) in which a relativistic jet is considered to be directed along the line of sight. They are characterized by strong and rapid variability of the flux and high polarization. We performed a monitoring of 41 blazars in the optical and near-infrared regions from 2008 to 2009 using TRISPEC attached to the "Kanata" 1.5-m telescope. In this paper, we report the correlation of the flux, color and polarization using our data, and discuss universal features for blazars, which have not fully been established. Three blazars (3C 454.3, QSO 0454$-$234, and PKS 1510$-$089) tended to be redder when they were brighter, only during their faint states. This color behavior suggests that the contribution of a thermal component is strong in the faint states for those objects. Excluding this "redder-when-brighter" phase, we found that 24 blazars tended to be bluer when they were brighter. This number corresponds to 83% among well-observed objects which we observed for $>10$ nights. Thus, we conclude that the "bluer-when-brighter" trend is a universal feature for blazars. On the other hand, the correlation of the flux and the polarization degree is relatively weak; only 10 objects showed a significant positive correlation. We also investigated the luminosity-dependence of the color and polarization, and found that lower luminosity objects have smaller variation amplitudes both in the flux, color, and polarization degree.

研究の動機と目的

• 光学的および近赤外帯におけるブレーザーの普遍的な色および偏光度の変動傾向を調査すること。
• 「明るいほど青くなる」傾向が、さまざまなブレーザー亜群にわたって共通の特徴であるかどうかを特定すること。
• 広範なブレーザー標本における放射度、偏光度、および放射率の関係を検討すること。
• 弱い状態における熱的放射の役割と、それが色の進化に与える影響を評価すること。

提案手法

• 2008年から2009年にかけて、カナタ1.5m望遠鏡のTRISPECを用いて偏光光度測定を実施した。
• 41個のブレーザーに対して、光学的および近赤外帯で多波長光度測定および偏光測定を実施した。
• 線形相関係数を用いて、色-等級関係および放射度-偏光関係を分析した。
• 放射率およびブレーザーの種別（HBL、IBL、FSRQ）に基づいて分類し、放射率依存の変動を調査した。
• 有意な相関を同定するため、信頼性のある結果を得るための閾値として10夜以上の観測を設定した。
• 選択された源において、放射度に相関する成分と独立した成分に分離する2成分偏光モデルを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 「明るいほど青くなる」傾向は、大多数のブレーザーに共通する特徴であるのか、それとも特定の亜群や状態に限定されるのか？
• RQ2 ブレーザーは「明るいほど赤くなる」傾向を示すことがあるのか。その場合、どのような条件下で発現するのか？
• RQ3 放射度と偏光度の相関は、サンプル全体でどのように変化するのか。これは、放射メカニズムに何を示唆するのか？
• RQ4 放射度、色、偏光度の変動振幅は、ブレーザーの固有の放射率に依存しているのか？
• RQ5 観測された偏光挙動は、放射度に相関する成分と独立した成分を含む2成分モデルで説明可能か？

主な発見

• 良好に観測された29個のブレーザーのうち24個（83%）で「明るいほど青くなる」傾向が観測され、これはフレア時に支配的かつおそらく普遍的な特徴であることを示している。
• 3つのブレーザー（3C 454.3、QSO 0454−234、PKS 1510−089）は、明るさが低い状態でのみ「明るいほど赤くなる」傾向を示し、これは降着円盤からの熱的寄与の増大を示唆している。
• 「明るいほど赤くなる」3つの天体に対しても、明るい状態では再び「明るいほど青くなる」傾向が再発現したため、活発なフレア時にはその普遍性が強化された。
• 放射度と偏光度の相関は弱く、有意な正の相関を示したのは10個（34%）にとどまった。
• 低放射率のブレーザー、特にHBLでは、放射度、色、偏光度の変動振幅が高放射率の源に比べて小さくなった。
• 低放射率のブレーザーでは偏光度が低く（0–5%）保たれたが、高放射率の対象では顕著なフレアが観測されたため、放射率依存の偏光挙動が示された。