[논문 리뷰] Intraday variability in x-ray selected BL Lacertae objects

J. Heidt, S. J. Wagner|arXiv (Cornell University)|1997. 09. 12.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 2인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 EMSS 및 EXOSAT 샘플에서 유래한 33개의 X선 선택 BL Lac 물체에서의 일일 내부 X선 변동성을 조사하며, 그 중 40% 미만이 직경 주기 ≤0.4로 변동성을 보임을 발견한다. 일반적인 피크 간 진폭은 약 10%이며, 특징적인 시간 스케일은 1.3에서 2.7일 사이이며, 결과적으로 X선 선택 BL Lac 물체와 라디오 선택 BL Lac 물체는 직경 주기(2배의 요인)와 진폭(3배의 요인)에서 다름을 보이며, 비슷한 시간 스케일은 공통된 변동성 메커니즘을 시사하며, 이는 강한 자기장과 더 큰 시야각을 가진 X선 선택 물체와 관련이 있을 수 있음이 제기된다.

ABSTRACT

We present a study of the intraday variability behaviour of two samples of x-ray selected BL Lac objects, the EMSS and EXOSAT samples consisting of 22 and 11 sources, respectively. In both samples we were able to detect intraday variability in less than 40% of the sources only. The duty cycle (the fraction of time, when a BL Lac object is variable) in x-ray selected BL Lac objects is 0.4 or less. The typical peak-to-peak amplitudes of the variability are 10%. Typical time-scales and an activity parameter for our variable BL Lac objects were inferred from structure function and autocorrelation function analyses. In only 4 BL Lac objects we were able to measure a characteristic time-scale, which was in the range between 1.3 and 2.7 days. Comparison with our previous study of a complete sample of radio-selected BL Lac objects from the 1 Jy catalogue shows that x-ray and radio-selected BL Lac objects differ in their duty cycle by a factor of 2 and the typical peak-to-peak amplitudes by a factor of 3. The observed time-scales are similar. We also found that the same mechanism may be responsible for the observed variability in the x-ray selected and radio-selected BL Lac objects. The expectations of the various schemes linking x-ray selected and radio-selected BL Lac objects have been compared to our observations. Consistency is found for a scenario, where x-ray selected BL Lac objects have on average stronger magnetic fields and are seen under relatively larger viewing angles than the radio-selected BL Lac objects. However, the suggestion that x-ray selected BL Lac objects have decelerating jets and radio-selected BL Lac objects accelerating jets can also not be ruled out.

연구 동기 및 목표

• EMSS 및 EXOSAT 샘플에서 유래한 X선 선택 BL Lac 물체의 일일 내부 X선 변동성을 조사하기 위해.
• 1 Jy 목록에서 유래한 라디오 선택 BL Lac 물체와의 변동성 특성 비교를 위해.
• 변동성 행동의 차이가 제트 특성의 내재적 차이인지 또는 관측 기하학적 요인인지 판단하기 위해.
• 관측된 변동성 패tern을 비교하여 X선 선택 및 라디오 선택 BL Lac 물체를 연결하는 이론적 모델을 시험하기 위해.

제안 방법

• 33개의 BL Lac 물체에 대한 EMSS 및 EXOSAT 설문조사에서의 X선 광도 곡선 분석.
• 특징적인 시간 스케일과 변동성 진폭을 추론하기 위해 구조 함수 및 자기상관 함수 기법 적용.
• 시간에 따른 변동성이 유의미한 비율로 나타나는 비율로 직경 주기 계산.
• X선 선택 및 라디오 선택 샘플 간의 변동성 매개변수(진폭, 시간 스케일, 직경 주기) 비교.
• 제트 방향, 자기장 강도, 제트 가속도 기반의 이론적 모델 평가를 통해 관측된 차이를 설명하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 X선 선택 BL Lac 물체 중 일일 X선 변동성을 보이는 비율은 얼마이며, 일반적인 직경 주기는 무엇인가?
• RQ2 X선 선택 BL Lac 물체의 일일 변동성 피크 간 진폭과 특징적인 시간 스케일은 라디오 선택 BL Lac 물체와 비교해 어떻게 다른가?
• RQ3 관측된 X선 선택 및 라디오 선택 BL Lac 물체 간의 변동성 행동 차이를 설명할 수 있는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ4 관측된 변동성은 두 샘플 모두에서 공통된 복사 메커니즘과 일치하는가, 아니면 서로 다른 집단을 나타내는가?
• RQ5 다른 관측 각도 또는 제트 가속 상태를 포함한 이론적 모델 중에서 관측된 변동성 패턴을 가장 잘 설명하는 것은 무엇인가?

주요 결과

• X선 선택 BL Lac 물체의 일일 X선 변동성에 대한 직경 주기는 ≤0.4이며, 이는 그들이 시간의 소수의 비율만 변동성을 보임을 시사한다.
• X선 대역에서 일반적인 피크 간 변동성 진폭은 약 10%이다.
• 특징적인 시간 스케일은 오직 네 개의 소스에서 측정되었으며, 1.3에서 2.7일 사이였다.
• X선 선택 BL Lac 물체는 라디오 선택 BL Lac 물체보다 약 2배 낮은 직경 주기를 보이며, 일반적인 변동성 진폭은 약 1/3 수준이다.
• 직경 주기와 진폭의 차이에도 불구하고, 두 샘플 간의 일반적인 시간 스케일은 유사하여 공통된 기초 메커니즘이 있음을 시사한다.
• 데이터는 X선 선택 BL Lac 물체가 라디오 선택 물체보다 더 강한 자기장과 더 큰 시야각을 가졌다는 모델과 일치하며, 감속하는 vs. 가속하는 제트를 포함한 모델도 배제할 수 없다.