[논문 리뷰] Extreme intranight variability in the BL Lacertae object AO 0235+164

Gustavo E. Romero, S. A. Cellone외 1명|arXiv (Cornell University)|2000. 07. 26.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 BL 블랙홀 물체 AO 0235+164에서 극단적인 내일간 광학 변동성을 보여주며, 24시간 이내에 최대 100%의 진폭 변화를 관측했고, 한 밤 사이에 0.5 등급의 변화와 이격된 밤 사이에 1.2 등급의 변화를 보였다. 30%의 폭발적 증가 동안 스펙트럼 지수 변화가 없었기 때문에, 상대성 운동론적 충격의 관측 각도를 조절하는 진동하는 나선형 제트에 의한 기하학적 기원이 지배적임을 시사하며, 이는 Kraus 등(1999)과 Qian 등(2000)의 모델에 부합한다.

ABSTRACT

We present results of two-colour photometry with high time resolution of the violently variable BL Lac object AO 0235+164. We have found extreme intranight variability with amplitudes of ~ 100 % over time scales of 24 hours. Changes of 0.5 magnitudes in both R and V bands were measured within a single night, and variations up to 1.2 magnitudes occurred from night to night. A complete outburst with an amplitude ~ 30 % was observed during one of the nights, while the spectrum remained unchanged. This seems to support an origin based on a thin relativistic shock propagating in such a way that it changes the viewing angle, as recently suggested by Kraus et al. (1999) and Qian et al. (2000).

연구 동기 및 목표

• AO 0235+164에서 관측된 극단적인 내일간 광학 변동성의 성격을 조사하기 위해.
• 관측된 급격한 광도 변화가 내재된 방출 메커니즘인지 기하학적 효과인지를 판단하기 위해.
• 변동성이 상대성 운동론적 충격의 관측 각도 변화로 인해 발생하는지에 대한 가설을 검증하기 위해.
• 스펙트럼 변화 없이 색깔이 변하지 않는 시간 대칭적 폭발을 설명하는 데 진동하는 나선형 제트 모델이 얼마나 타당한지 평가하기 위해.
• 고시간 해상도 이중색도 광도 측정을 통해 방출 영역의 물리적 매개변수를 제약하기 위해.

제안 방법

• 100초 통합 시간을 사용한 2.15m CASLEO 망원경을 이용해 고시간 해상도 이중색도 CCD 광도 측정을 수행하였다.
• 보기 효과에 의한 변동성을 최소화하기 위해 8픽셀 개구부(6.5 arcsec)를 사용한 상대 광도 측정을 시행하였다.
• Landolt(1992)의 표준 항성들을 사용해 magnitude 캘리브레이션을 수행하고, 보정 및 평탄도 보정을 적용하였다.
• Bessell(1979)의 캘리브레이션을 사용해 V 및 R 대역에서의 광도 밀도를 계산하고, 은하수 외부 흡수(E_B-V = 0.08)를 보정하였다.
• 스펙트럼 지수를 파wer-법선 적합(F ∝ ν^α)을 통해 계산하고, 산란 정도를 모니터링하여 스펙트럼 안정성 평가를 수행하였다.
• APPHOT를 사용한 IRAF 소프트웨어 패키지를 적용하여 개구부 광도 측정을 수행하고, 비교 항성을 사용해 체계적 오차를 통제하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AO 0235+164에서 수시간 내에 관측된 극단적인 내일간 변동성(최대 100% 진폭)의 원인은 무엇인가?
• RQ2 관측된 광도 변화와 함께 스펙트럼 지수 변화가 발생하는가? 이는 내재된 스펙트럼 진화 또는 기하학적 조절을 의미하는가?
• RQ3 Kraus 등(1999)과 Qian 등(2000)의 진동하는 나선형 제트 모델이 스펙트럼 변화 없이 색깔이 변하지 않는 시간 대칭적 폭발을 설명할 수 있는가?
• RQ4 상대성 운동론적 비밍과 도플러 인자 조절이 급격한 광도 변화를 일으키는 데 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 중력 렌즈 효과에 의한 미세 렌즈 효과도 관측된 변동성을 설명할 수 있으며, 데이터는 이 메커니즘에 대해 어떤 제약을 둔다?

주요 결과

• 1999년 11월 5일, V 대역에서 단일 밤 사이에 30%의 광도 폭발이 관측되었고, 스펙트럼 지수 변화는 감지되지 않았다.
• R 및 V 대역에서 단일 밤 사이에 각각 0.5 등급의 변화가 발생했고, 연속된 밤 사이에 최대 1.2 등급의 변화가 관측되었다.
• V 대역에서 변동성 신뢰도가 26σ를 초월했고, R 대역에서는 30.9σ로 매우 높은 통계적 유의성을 보였다.
• 장치 항성의 스펙트럼 지수 산란도 |σα| ≈ 0.074로 확인되어, 폭발 기간 동안 소스의 스펙트럼 지수는 안정된 상태를 유지했다.
• 30% 폭발 기간 동안 스펙트럼 변화가 없었기 때문에, 관측 각도 변화에 의한 기하학적 기원이 지배적임을 시사하며, 이는 진동하는 나선형 제트 모델과 일치한다.
• 로렌츠 인자 Γ = 25일 경우, 충격의 방향이 시야선에 대해 1° 변화하면 약 70%의 광도 변화가 발생하며, 이는 관측된 30% 변화와 일치한다.