[論文レビュー] Synchrotron and Inverse Compton Variability in the BL Lacertae object S5 0716+714

P. Giommi, E. Massaro+15 more|arXiv (Cornell University)|Sep 14, 1999

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

本研究は、1996年および1998年のBeppoSAXと光学観測を連携して実施したS5 0716+714というBLラクティック対象における多波長変動を調査している。2–3 keV付近に明確なX線スペクトルの折り返し点を同定し、光学およびソフトX線帯での相関する変動を発見した。フレア状態では、シンクロトロンピークがより高いエネルギーにシフトし、明るさが増加するに従ってスペクトルが急峻になるという、稀な振る舞いを示した。これは、スペクトルの進化に伴いシンクロトロン放射がソフトX線帯にまで及ぶことによるものと解釈される。

ABSTRACT

We report intensity variations of different spectral components in the BL Lac object S5 0716+714 detected during coordinated BeppoSAX and optical observations in 1996 and 1998. The transition between synchrotron and inverse Compton emission has been clearly detected as sharp X-ray spectral breaks at around 2-3 keV on both occasions. Correlated optical and soft X-ray variability was found during the second BeppoSAX pointing when intensive optical monitoring could be arranged. The hard (Compton) component changed by a factor of 2 between the two observations, but remained stable within each exposure. During events of rapid variability S5 0716+714 showed spectral steepening with intensity, a behaviour rarely observed in BL Lacs. We interpret these findings as the probable consequence of a shift of the synchrotron peak emission from the IR/optical band to higher energies, causing the synchrotron tail to push into the soft X-ray band more and more as the source brightens.

研究の動機と目的

• BLラクティック対象S5 0716+714におけるシンクロトロン放射と逆コンプトン放射成分の関係を調査すること。
• 特にX線帯および光学帯において、電磁スペクトル全域でのスペクトル変動の原因を理解すること。
• 急速な変動がスペクトル変化、特に放射の増加に伴うスペクトルの急峻化と相関するかどうかを特定すること。
• 連携されたX線および光学光曲線の分析を通じて、BLラクティック対象におけるスペクトル進化モデルを検証すること。

提案手法

• 1996年および1998年の2回の観測期間中に、BeppoSAX X線観測と強力な光学モニタリングを連携して実施した。
• スペクトルエネルギー分布（SED）の分析により、シンクロトロン成分と逆コンプトン成分の遷移を特定した。
• 2–3 keV付近のX線バンドにおけるスペクトルの折り返し点を測定し、シンクロトロンピークのシフトを検出した。
• ソフトX線帯と光学帯における変動の相関関係と時間的挙動を評価するために比較分析を行った。
• 放射の変化に伴うスペクトル指数の変化を追跡し、フレア時にスペクトルが急峻になる現象を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 S5 0716+714において、放射の変動に伴いシンクロトロン成分と逆コンプトン成分はどのように変化するか？
• RQ2 X線バンドで観測された2–3 keV付近の明確なスペクトルの折り返し点の原因は何であるか？
• RQ3 活性状態におけるS5 0716+714で、光学とソフトX線帯の変動に相関があるか？
• RQ4 なぜこの源は、明るさが増加するに従ってスペクトルが急峻になるという、BLラクティックでは稀な振るまいを示すのか？
• RQ5 変動パターンは、放射領域の位置と進化に関する何を示唆しているか？

主な発見

• 両方のBeppoSAX観測期間中に、2–3 keV付近に明確なX線スペクトルの折り返し点が検出され、これはシンクロトロン成分と逆コンプトン成分の遷移を示している。
• 2回目のBeppoSAX観測期間中に、光学とソフトX線帯の間で相関する変動が観測され、各バンドで一貫した傾向が見られた。
• ハード（コンプトン）成分は2回の観測間で2倍の変動を示したが、個々の観測内では安定していた。
• 急速な変動イベントは、放射の増加に伴いスペクトルが急峻になる現象と関連しており、これはBLラクティック対象では稀な現象である。
• 観測された振るまいは、フレア時にはシンクロトロンピークが赤外線／光学帯からより高いエネルギーへシフトし、その尾部がソフトX線帯にまで延びることに起因すると解釈される。