[論文レビュー] WEBT and XMM-Newton observations of 3C 454.3 during the post-outburst phase. Detection of the little and big blue bumps

C. M. Raiteri, M. Villata+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 21, 2007

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 43被引用数 71

ひとこと要約

本研究では、2005年の光学的およびX線の活動期間後に発生したブラーざる 3C 454.3 の活動後微光状態における多波長観測を報告する。光学バンドでは、幅広い発光線を発する幅広い発光領域からの寄与により『小さな青いバンプ』が検出され、XMM-Newtonのオプティカルモニタによる紫外データでは、降着円盤からの熱放射を示す『大きな青いバンプ』が観測された。X線スペクトルには、銀河間の値を上回る追加吸収が要求され、変動性または固有のスペクトル曲率の可能性がある。

ABSTRACT

The blazar 3C 454.3 underwent an unprecedented optical outburst in spring 2005. This was first followed by a mm and then by a cm radio outburst, which peaked in February 2006. We report on follow-up observations by the WEBT to study the multiwavelength emission in the post-outburst phase. XMM-Newton observations on July and December 2006 added information on the X-ray and UV fluxes. The source was in a faint state. The radio flux at the higher frequencies showed a fast decreasing trend, which represents the tail of the big radio outburst. It was followed by a quiescent state, common at all radio frequencies. In contrast, moderate activity characterized the NIR and optical light curves, with a progressive increase of the variability amplitude with increasing wavelength. We ascribe this redder-when-brighter behaviour to the presence of a "little blue bump" due to line emission from the broad line region, which is clearly visible in the source SED during faint states. Moreover, the data from the XMM-Newton OM reveal a rise of the SED in the UV, suggesting the existence of a "big blue bump" due to thermal emission from the accretion disc. The X-ray spectra are well fitted with a power-law model with photoelectric absorption, possibly larger than the Galactic one. However, the comparison with previous X-ray observations would imply that the amount of absorbing matter is variable. Alternatively, the intrinsic X-ray spectrum presents a curvature, which may depend on the X-ray brightness. In this case, two scenarios are possible.

研究の動機と目的

• 2005年の光学的およびX線の活動に続く、3C 454.3 の活動後段階における多波長放射の研究。
• 特に活動中には隠蔽されていた『小さな青いバンプ』および『大きな青いバンプ』という微光状態のスペクトル特徴の性質を調査すること。
• X線スペクトル的性質を分析し、観測された吸収が変動性に起因するか、それとも固有のスペクトル曲率に起因するかを特定すること。
• 電波、光学、X線の変動との関連を理解すること。特に、初期の光学フレアに続く遅延した電波活動の関係を解明すること。

提案手法

• 2006年9月から2007年4月にかけて、全地球ブラーざる望遠鏡（WEBT）を用いて電波、近赤外、光学のモニタリングを実施した。
• 2006年7月および12月にXMM-Newton観測を実施し、オプティカルモニタを用いたX線および紫外データを取得した。
• 異なる時エポックにおけるブロードバンドスペクトルエネルギー分布（SED）を構築し、スペクトル特徴を分析した。
• X線スペクトルを、光電気的吸収を含むか否かの両方のパワーレイトモデルでフィットさせ、銀河間および追加の吸収成分を比較した。
• 統計的検定を用いて、X線データにおける追加吸収およびスペクトル曲率の有意性を評価した。
• 異なる波長における変動アモニチュードの傾向を分析し、幅広い発光領域や降着円盤といった非ジェット成分の寄与を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 微光状態における光学および近赤外バンドで、長波長にわたって変動アモニチュードが増加する原因は何か？
• RQ2 光学SEDにおける『小さな青いバンプ』は、幅広い発光領域からの発光線に起因するものであり、微光状態でのみ検出可能であるか？
• RQ3 紫外SED特徴（Uバンドにおけるスペクトルブレーク）は、降着円盤からの熱放射、すなわち『大きな青いバンプ』を示唆するか？
• RQ4 観測されたX線吸収は変動性に起因するか、それとも軟らかくX線スペクトルにおける固有の曲率に起因するか？
• RQ5 XMM-NewtonのX線データは、変動する追加吸収による説明がより適切か、それとも『大きな青いバンプ』の高周波数テールによるスペクトルの軟化が原因であるか？

主な発見

• 2006年半ばから2007年4月にかけて、源は微光状態にあり、近赤外および光学バンドで中程度の変動を示し、2006年2月のピークに続く高周波数電波フラックスの急速な低下を示した。
• 『小さな青いバンプ』は明確に光学SEDに現れ、VバンドおよびBバンド付近でピークを示し、幅広い発光領域からのFe iiおよびMg ii発光線およびバルマー連続体に起因するとされた。
• Jバンドにおける第二の、やや小さいバンプは、おそらくHα線発光に対応していると考えられる。
• XMM-Newtonのオプティカルモニタは、Uバンドにおけるスペクトルブレークを明らかにし、これはおそらく降着円盤からの熱放射に起因する『大きな青いバンプ』を示唆している。
• X線スペクトルには、銀河間の値を上回る追加吸収が必要であり、7月には約20％、12月には約40％の追加吸収が示唆され、変動性または環境的吸収の可能性を示している。
• データは、銀河間吸収を伴う曲がった固有X線スペクトルを支持しない。代わりに、微光X線状態におけるスペクトルの軟化は、『大きな青いバンプ』の高周波数テールによるフラックス寄与に起因する可能性があり、一定の追加吸収に伴うスペクトルの軟化を示唆している。