[論文レビュー] Statistics of optical intraday variability in a complete sample of radio-selected BL Lac objects

J. Heidt, S. J. Wagner|arXiv (Cornell University)|Jun 6, 1995

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 27

ひとこと要約

本研究は、1 Jy カタログに属する34個の電波選択 BL Lac対象の完全サンプルを用い、複数エポックにわたる光度測定を実施して、日次時間スケールでの光度変動を分析した。82%の対象で顕著な日次変動が検出され、典型的な時標は0.5–3日、高い稼働率（>0.8）を示した。これはショックインジェットモデルを支持するが、2つの対象で準周期的振動と対称的噴出が観測され、標準モデルに挑戦するものであり、ジェットの幾何構造や降着円盤のホットスポットを含む代替説明が求められる。

ABSTRACT

We present a study of the intraday variability behaviour of a complete sample of radio-selected BL Lac objects taken from the 1 Jy catalogue. In 28 out of 34 BL Lac objects (82\%) we detected intraday variability. 7 objects were observed during several campaigns. None of them changed its variability behaviour. The duty cycle in radio-loud BL Lac objects is very high, i.e. at least 0.8. The typical peak-to-peak amplitudes of the variability were 30\%. By means of structure function and autocorrelation analyses we investigated the typical time-scales of the variability and determined the activity of the BL Lac objects. In 21 of the variable BL Lac objects we were able to measure a typical time-scale, which lies in the range between 0.5 and 3 days. In general, the results can be explained by the standard model, where shocks are propagating down a relativistic jet. However, in the two most densely sampled observations we found variability characteristics, which cannot easily be explained by the standard model alone, demonstrating that at least in these objects alternative models should be taken into account. Nevertheless, all models, which are able to explain variability on time-scales of days must be able to consider the high duty cycle of these BL Lac objects.

研究の動機と目的

• 本論文の目的は、日次光学変動がBL Lacクラスの一般的な性質であるか、特定の対象に限られるかを明らかにすることである。
• 本研究は、過去の研究における選択バイアスを避けるために、完全で明確に定義されたサンプルを用い、日次変動の統計的性質を調査することを目的としている。
• 本研究は、物理的モデルの制約を図るために、典型的な時標、振幅、活動レベルを特定することに焦点を当てる。
• 本研究は、観測された変動が標準的なショックインジェットモデルで説明可能かどうか、または特定のケースでは代替メカニズムを要するかを検討する。
• 本研究は、変動行動の分析を通じて、電波選択（RBL）とX線選択（XBL）のBL Lac対象の違いを明確にすることを目的としている。

提案手法

• 著者らは、1 Jy カタログに属する34個の電波選択 BL Lac 対象について、複数の観測キャンペーンを実施し、高密度な光度曲線を収集した。
• 典型的な時標を測定するために、構造関数および自己相関分析を適用し、数時間から1週間の時間スケールに注目した。
• 稼働率は、源が変動状態にある時間の割合として計算され、サンプル内で最小0.8の値が得られた。
• 活動パラメータ I は、日平均の変動振幅として定義され、内在的変動のレベルを定量化するために用いられた。
• 測定誤差を補正し、標準星の観測を用いて校正することで、正確性を確保した。
• 異なるエポック間の光度曲線を比較し、変動行動の長期的安定性や変化を検出する分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 日次光学変動は、BL Lacクラス全体の一般的な特徴であるのか、それとも極端な少数の対象に限局しているのか？
• RQ2 電波選択 BL Lac 対象における日次変動の典型的な時標は何か？また、赤方偏移や絶対等級とどのように相関するか？
• RQ3 標準的ショックインジェットモデルは、対称的噴出や準周期的振動を含む観測された変動パターンを説明できるか？
• RQ4 これらの源における変動の稼働率は何か？また、BL Lac核の内在的活動性に何を示唆するか？
• RQ5 高赤方偏移と低赤方偏移のBL Lac対象間に、変動行動の差異はあるか？また、それらは根本的な放射メカニズムに何を示唆するか？

主な発見

• 34体中28体（82%）の電波選択 BL Lac 対象で日次光学変動が検出され、少なくとも0.8の非常に高い稼働率を示した。
• 変動の典型的な時標は0.5～3日の範囲にあり、赤方偏移や絶対等級とは有意な相関を示さなかった。
• 活動パラメータ I は二峰性分布を示した：16対象は I < 3%/日、10対象は I が最大27%/日までに達した。高い I 値は高赤方偏移源に多く見られた。
• S5 0716+621 では、4日周期の準周期的振動が検出され、標準的ショックインジェットモデルでは説明が難しい。
• OJ 287 では、1991年1月と1992年1月にほぼ同一の光度曲線が観測され、相対論的ジェット内の回転する塊体などの幾何的効果によって引き起こされる安定的で対称的な噴出パターンを示唆している。
• 2つの源に観測された対称的噴出と準周期的信号は、少なくともこれらのケースでは、標準的ショックインジェットモデルに加え、降着円盤内の回転するホットスポットやジェットの幾何的効果を含む代替モデルを検討する必要があることを示している。