[論文レビュー] X-ray variability and prediction of TeV emission in the HBL 1ES1101-232

A. Wolter, F. Tavecchio+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2000

Particle Accelerators and Free-Electron Lasers被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、BeppoSAX観測を用いて、高周波数ピークを持つBLラクティック銀河1ES 1101–232におけるX線変動を分析し、均一なシンクロトロン自己コンプトン（SSC）モデルを用いてスペクトルエネルギー分布（SED）をモデル化した。X線スペクトルの変動とTeV帯の上限値に基づき、強力なTeV放射が予測され、磁界強度および電子分布パラメータの制約を伴う、非常に高エネルギーγ線検出のための優れた候補であることが示された。

ABSTRACT

1ES1101-232 is a bright BL Lac of the High frequency peak class. We present here the results of two BeppoSAX observations in which the source has shown a variation of about 30% in flux with a corresponding spectral variability. We interpret the overall spectral energy distribution in terms of an homogeneous SSC model and, by using also the TeV upper limit from a short Mark 6 pointing, derive constraints on the physical parameters of the source, in particular on the magnetic field strength. The overall Spectral Energy Distribution makes 1ES1101-232 a very promising candidate for TeV detection.

研究の動機と目的

• BeppoSAX観測を用いて、高周波数ピークを持つBLラクティック銀河1ES 1101–232におけるX線スペクトル変動を調査すること。
• 全スペクトルエネルギー分布（SED）をモデル化し、磁界強度や電子分布などの物理的パラメータを制約すること。
• Chadwickら（1999a）のMark 6観測によるTeV帯の上限値を用いて、非常に高エネルギー放射の検出可能性を予測すること。
• 均一なSSCモデルが観測されたX線および潜在的なTeV放射を説明できるかを検証すること。
• SEDおよび変動行動に基づき、1ES 1101–232が将来のTeV観測における有望な候補であるかを評価すること。

提案手法

• BeppoSAXのLECSおよびMECS機器からのデータを用いて、銀河間吸収を含む破綻したパワー則モデルでX線スペクトルをフィットし、分析を行う。
• 文献からのフラックス測定値を用いて、電波帯からX線帯までの全SEDを構築し、三次多項式でフィットしてシンクロトロンピークの位置を特定する。
• クライン＝ニシナ領域における均一なSSCモデルを適用し、破綻したパワー則による電子エネルギー分布を仮定する。
• Chadwickら（1999a）のTeV帯上限値を用いて、逆コンプトン成分を制約し、物理的パラメータを導出する。
• 源のサイズ（R）およびドーリット因子（δ）を概ね一定に保ちつつ、電子の破綿エネルギー（γ_b）およびスペクトル指数（n2）を変化させることで、2つのX線状態（高フラックスおよび低フラックス）を比較する。
• モデルがTeV放射を過剰に生成しないように磁界強度（B）を導出する。この際、上限値を重要な制約条件として用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 1ES 1101–232におけるX線スペクトル変動の性質は何か？ また、これにより推定される物理的パラメータにどのような影響を与えるか？
• RQ2 観測されたX線およびTeVデータは、破綿したパワー則による電子分布を持つ均一なSSCモデルで一貫して説明可能か？
• RQ3 TeV帯での非検出（上限値）は、磁界強度および電子集団にどのような制約を課えるか？
• RQ4 X線フラックスおよびスペクトル傾きの変化は、高エネルギー放射成分の変動とどのように相関するか？
• RQ5 1ES 1101–232は、今後の非常に高エネルギー帯γ線帯での検出においてどの程度実現可能な候補と見なせるか？

主な発見

• 1ES 1101–232のX線スペクトルは、破綿エネルギーが1.36 keV（1.11–1.65 keV）である破綿したパワー則で最もよく記述され、X線帯にシンクロトロンピークが存在することを示唆している。
• 2つのBeppoSAX観測の間で、2–10 keV帯のフラックスが32%低下し、高エネルギー域でスペクトルが軟化した。
• SEDピーク周波数はlog ν_peak ≈ 17.48（約1.3 keV）に位置し、スペクトルフィットから得られた破綿エネルギーと整合的である。
• Mark 6観測によるTeV帯上限値は、高エネルギー放射を過剰に生成しないようにするため、磁界強度が≤ 0.03 Gでなければならないことを示唆しており、モデルにおける最良適合値は0.01 Gである。
• 磁界強度を0.01 Gから0.02 Gにわずかに変化させるだけで、予測されるTeVフラックスに顕著な変化が生じ、VHE放射がBに極めて敏感であることが示された。
• 源は強力なTeV放射体であると予測され、ドーリット因子δ ≈ 10–20、B ≈ 0.01–0.03 Gという物理的条件は、Mkn 501などの既知のTeV BLラクティック銀河と類似しており、今後のVHE検出のための優れた候補である。