[論文レビュー] The BL Lac objects OQ 530 and S5 0716+714. Simultaneous observations in the X-rays, radio, optical and TeV bands

G. Tagliaferri, M. Ravasio+11 more|ArXiv.org|Jan 7, 2003

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 40

ひとこと要約

本研究では、BeppoSAXを用いてX線、電波、可視光、TeV帯で同時多波長観測を行い、BLラクティック対象OQ 530およびS5 0716+714のスペクトルを解析した。X線スペクトルは、シンクロトロンおよび逆運動量コンプトン放射成分を示す凹型を示しており、外部の種光子を伴う均一なシンクロトロン自己コンプトンモデルが妥当である。両源は、ブラー・シーケンスにおける中間的ブラーと位置づけられ、S5 0716+714は3 keV未満で急速なX線変動を示しており、シンクロトロン成分の変化と整合的である。

ABSTRACT

We present the results of the BeppoSAX observations of two BL Lacs, OQ 530 and S5 0716+714, as part of a ToO program for the simultaneous observation at radio, optical, X-ray and TeV energies. Both sources are detected in the LECS and MECS, with S5 0716+714 visible also in the PDS band, up to about 60 keV. The X-ray spectra of both sources are better fitted by a double power-law model, with a steep soft X-ray component flattening at harder energies, with breaks at 0.3 and 1.5 keV, respectively. The concave shape of the spectra in both objects is consistent with soft X-rays being produced by the synchrotron and harder X-rays by the inverse Compton processes. Also the X-ray variability properties confirm this scenario, in particular for S5 0716+714 our observation shows variations by about a factor 3 over one hour below 3 keV and no variability above. Their simultaneous broad band energy spectral distributions can be successfully interpreted within the frame of a homogeneous synchrotron and inverse Compton model, including a possible contribution from an external source of seed photons with the different spectral states of S5 0716+714 being reproduced by changing the injected power. The resulting parameters are fully consistent with the two sources being intermediate objects within the "sequence" scenario proposed for blazars.

研究の動機と目的

• 高活動状態における2つのBLラクティック対象OQ 530およびS5 0716+714の全波長スペクトルエネルギー分布（SED）を調査すること。
• これらの源におけるX線スペクトルの曲がりの原因を特定すること、特にシンクロトロンおよび逆運動量コンプトン放射成分に起因するかどうかを明らかにすること。
• 多波長変動およびスペクトルモデリングを通じて、外部光子場が逆運動量コンプトン成分を駆動する役割を評価すること。
• ピーク周波数とエネルギー密度の相関関係を含む理論的相関と照らし合わせ、これらの源がブラー・シーケンスモデルと整合的であるかを検証すること。

提案手法

• 高可視光活動状態の際の同時X線データを取得するため、BeppoSAXを用いてターゲット・オブ・オポーチュニティ（ToO）観測を実施した。
• LECS、MECS、PDS機器を用いてX線スペクトルを分析し、二重パワーロー法モデルを用いてスペクトルの折り返し点を同定した。
• 外部種光子の寄与を含めた均一なシンクロトロンおよび逆運動量コンプトン放射モデルを用いて、全波長SEDをモデリングした。
• 赤方偏移および宇宙論的パラメータ（H₀=65 km s⁻¹ Mpc⁻¹、Ωₘ=0.3、ΩΛ=0.7）を組み込み、全波長放射度および共動エネルギー密度を計算した。
• Ghiselliniら（2002年）の理論的相関と照らし合わせ、導出されたスペクトルピーク周波数（γ_peak）およびエネルギー密度（U）を比較し、ブラー・シーケンスにおける位置づけを評価した。
• 可視光および電波モニタリングデータを用いてX線観測をトリガーとし、バンド間の変動性を相関させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OQ 530およびS5 0716+714で観測された凹型X線スペクトルは、どのような原因に起因し、その背後にある放射メカニズムとどのように関係しているか？
• RQ2 これらの2つのBLラクティック対象の全波長SEDは、外部種光子を伴う均一なシンクロトロン自己コンプトン（SSC）モデルで一貫して説明可能か？
• RQ3 X線変動特性、特に3 keV未満での急速な変動は、放射領域内の物理的状態にどのような制約を課すか？
• RQ4 これらの源はブラー・シーケンスのどこに位置づけられ、そのスペクトルおよび放射度特性は理論的予測と一致するか？
• RQ5 S5 0716+714の観測されたスペクトル状態は、γ_peak–U相関に沿った動的進化を示しているか？

主な発見

• OQ 530およびS5 0716+714の両源におけるX線スペクトルは凹型を示し、それぞれ0.3 keVおよび1.5 keVにスペクトル折り返し点を持つ二重パワーロー法モデルで良好にフィットしており、シンクロトロンから逆運動量コンプトンへの遷移を示している。
• S5 0716+714は、1時間未塔で3 keV未満でX線輝度が3倍変動しており、それ以上のエネルギーでは変動が認められないことから、シンクロトロン成分の急速な変動と逆運動量コンプトン成分の安定性が示唆される。
• 両源の全波長SEDは、外部種光子の寄与を含む均一なシンクロトロンおよび逆運動量コンプトン放射モデルで成功裏にモデリングされた。
• 全波長放射度は、OQ 530で(2–10)×10⁴⁵ erg s⁻¹、S5 0716+714で(3–5)×10⁴⁶ erg s⁻¹（z=0.3を仮定）と推定され、ブラー・シーケンスの中間的放射度範囲に位置づけられる。
• 両源とも、Ghisellini ら（2002年）が提唱したγ_peak–U相関の二つの分岐の接合部に位置しており、中間的ブラーとしての分類を支持する。
• S5 0716+714の観測された3つのスペクトル状態は、γ_peak–U相関に沿った移動を示しており、放射領域のパラメータの動的進化を示唆している。