[論文レビュー] The Distribution of Rotation Speeds in Optical Polarization Position Angle Rotations in Blazars

S. Kiehlmann, D. Blinov+18 more|arXiv (Cornell University)|Apr 6, 2021

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、RoboPol機器を用いて3年間の週次および1年間の日次光学パルス計測データを用い、Blazarにおける電気ベクトル位置角（EVPA）の最大回転速度を特定した。日次観測が、96％以上のEVPA変動を解像し、長年の研究で障害となってきた180°の不確実性を解消できることを明らかにした。

ABSTRACT

At optical wavelengths, blazar Electric Vector Position Angle (EVPA) rotations linked with gamma-ray activity have been the subject of intense interest and systematic investigation for over a decade. One difficulty in the interpretation of EVPA rotations is the inherent 180° ambiguity in the measurements. It is therefore essential, when studying EVPA rotations, to ensure that the typical time-interval between successive observations - i.e. the cadence - is short enough to ensure that the correct modulo 180° value is selected. This optimal cadence depends on the maximum intrinsic EVPA rotation speed in blazars, which is currently not known. In this paper we address the questions of (i) the upper limit of rotation speeds for rotations greater than 90°, (ii) the observation cadence required to detect such rotations, (iii) whether rapid rotations have been missed in EVPA rotation studies thus far, (iv) what fraction of data is affected by the ambiguity, and (v) how likely detected rotations are affected by the ambiguity. We answer these questions with three seasons of optical polarimetric observations of a statistical sample of blazars sampled weekly with the RoboPol instrument and an additional season with daily observations. We model the distribution of EVPA changes on time scales from 1-3 days and estimate the fraction of changes exceeding 90°. We show that daily observations are necessary to measure >96% of optical EVPA variability in blazars correctly and that intra-day observations are needed to measure the fastest rotations that have been seen thus far.

研究の動機と目的

• 90°を超える固有のEVPA回転速度の上限を特定すること。
• 急速なEVPA回転を正しく測定するために必要な最適な観測間隔を確立すること。
• 以前の研究で、観測間隔が不十分なために急速なEVPA回転が見逃されたかどうかを評価すること。
• EVPA測定における180°の不確実性がデータのどの程度に影響を与えるかを定量化すること。
• 観測されたEVPA回転が位相の不確実性によって誤解釈されている可能性を評価すること。

提案手法

• 3年間にわたり、統計的サンプルのBlazarを対象にRoboPol機器を用いて週次パルス計測を実施した。
• 1年間の日次観測を追加し、日単位のEVPA変動を捉えた。
• 1〜3日間の timescale でのEVPA変化をモデル化し、回転速度の分布を推定した。
• 90°を超えるEVPA変化の割合を計算し、高頻度観測の必要性を評価した。
• 統計的モデリングを用いて、最大固有回転速度とその検出可能性を推定した。
• 観測された変化と期待される真の回転との比較を通じて、180°の不確実性が回転測定に与える影響を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 90°を超えるEVPA回転速度のBlazarにおける上限は何か？
• RQ2 96％を超える光学的EVPA変動を検出するには、どの程度の観測間隔が必要か？
• RQ3 過去の研究で、時間的サンプリングが不十分なために急速なEVPA回転が見逃されたことがあるか？
• RQ4 EVPAデータのどの程度が回転測定における180°の不確実性に影響を受けるか？
• RQ5 位相の不確実性によって、観測されたEVPA回転が誤解釈される可能性はどれほど高いか？

主な発見

• Blazarにおける光学的EVPA変動の96％以上を正しく測定するには、日次観測が不可欠である。
• これまでに観測された中で最も速いEVPA回転を検出するには、日単位の観測が必要である。
• Blazarにおける最大固有EVPA回転速度は、週次観測で信頼性を持って測定できる範囲を超える。
• 観測間隔が不十分な場合、EVPAデータの顕著な割合が180°の不確実性に影響を受ける。
• 90°を超える急速なEVPA回転は、過去の研究で時間的サンプリングが不十分なために見逃された可能性が非常に高い。
• 本研究は、高頻度観測がEVPA回転の真の性質を解明し、位相の不確実性による誤解釈を回避するために不可欠であることを確認した。