[논문 리뷰] Multifrequency variability of the blazar AO 0235+164. The WEBT campaign in 2004-2005 and long-term SED analysis

C. M. Raiteri, M. Villata외 4명|ArXiv.org|2006. 08. 29.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 49인용 수 43

한 줄 요약

이 연구는 2004–2005년 기간 동안 블라자르 AO 0235+164에 대한 다주파수 캠프에 대해 라디오에서 가시광선까지의 데이터와 XMM-Newton X선/자외선 관측을 결합하여 수행하였다. 이는 가시광선 및 라디오 대역에서 약 8년에 이르는 예상보다 긴 변동성 시간스케일을 드러내며, 2004년에 예측된 폭발이 없었고, X선과 가시광선 밝기 상태 사이에 약 5년의 지연이 있을 수 있음을 시사한다. 이는 제트의 진동 또는 회전과 관련이 있을 수 있다.

ABSTRACT

A huge multiwavelength campaign targeting the blazar AO 0235+164 was organized by the Whole Earth Blazar Telescope (WEBT) in 2003-2005 to study the variability properties of the source. Monitoring observations were carried out at cm and mm wavelengths, and in the near-IR and optical bands, while three pointings by the XMM-Newton satellite provided information on the X-ray and UV emission. We present the data acquired during the second observing season, 2004-2005, by 27 radio-to-optical telescopes. They reveal an increased near-IR and optical activity with respect to the previous season. Increased variability is also found at the higher radio frequencies, down to 15 GHz, but not at the lower ones. The radio (and optical) outburst predicted to peak around February-March 2004 on the basis of the previously observed 5-6 yr quasi-periodicity did not occur. The analysis of the optical light curves reveals now a longer characteristic time scale of 8 yr, which is also present in the radio data. The spectral energy distributions corresponding to the XMM-Newton observations performed during the WEBT campaign are compared with those pertaining to previous pointings of X-ray satellites. Bright, soft X-ray spectra can be described in terms of an extra component, which appears also when the source is faint through a hard UV spectrum and a curvature of the X-ray spectrum. Finally, there might be a correlation between the X-ray and optical bright states with a long time delay of about 5 yr, which would require a geometrical interpretation.

연구 동기 및 목표

• 2004–2005년 주요 관측 캠프 기간 동안 블라자르 AO 0235+164의 다주파수 변동성에 대해 조사하기.
• 이전에 관측된 가시광선 및 라디오 폭발에서의 약 5–6년의 준주기적 성질이 계속 유지되고 있는지 여부를 확인하기.
• XMM-Newton 관측 기간 동안의 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 분석하고 이전 X선 위성 데이터와 비교하기.
• X선 및 라디오 변동성의 기원을 규명하여 내재적 과정와 외재적 과정을 구분하기.
• 약 5년의 시간 지연이 있는 X선과 가시광선 밝기 상태 간의 장기적 상관관계가 있는지 시험하고, 그에 대한 가설을 검증하기.

제안 방법

• 라디오, 근적외선, 가시광선 및 X선 대역에서의 다파장 모니터링 캠프를 수행하기 위해 총 27台의 망원경을 활용하였다.
• 라디오에서 가시광선 파장까지 약 2600개의 데이터 포인트를 확보하였으며, XMM-Newton의 3개의 관측에서 동시에 X선 및 자외선 데이터를 확보하였다.
• 주파수 간의 변화 양상을 파악하고 상관관계를 규명하기 위해 빛의 변화 곡선을 분석하였다.
• 이전 X선 미션의 SED와 XMM-Newton 관측의 SED를 구성하고 비교하였다.
• 100m 에펠스베르크 망원경의 라디오 데이터를 사용하여 일일 변동성과 내재적, 외재적 영향을 구분하였다.
• 통계적 분석을 통해 X선과 가시광선 상태 간의 시간 지연을 탐지하고 상관관계의 유의성을 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AO 0235+164의 가시광선 및 라디오 폭발에서 관측된 약 5–6년의 준주기적 성질이 유지되고 있는가, 아니면 특성 시간스케일이 변화했는가?
• RQ2 X선과 가시광선 밝기 상태 사이에 유의미한 시간 지연이 존재하는가? 만약 존재한다면, 이를 설명할 수 있는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 관측된 라디오 및 가시광선 대역의 변동성 원인은 무엇이며, 이는 주로 내재적 원인인지 외부 영향을 받는가?
• RQ4 XMM-Newton 관측 기간 동안의 스펙트럼 에너지 분포(SED)는 이전 X선 미션의 SED와 어떻게 비교되는가?
• RQ5 관측된 X선 및 가시광선 변동성은 선형 시야에 대해 정렬이 변화하는 진동하거나 회전하는 제트 모델로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 가시광선 및 라디오 빛의 변화 곡선은 약 8년에 이르는 더 긴 특성 변동성 시간스케일을 보이며, 이는 이전에 가정된 5–6년 주기에서의 변화를 시사한다.
• 이전의 5–6년 주기 예측에 따라 2004년 2월~3월경에 가시광선 또는 라디오 폭발이 발생하지 않았으며, 이는 주기적 성질이 엄격히 주기적이지 않을 수 있음을 시사한다.
• 동시 XMM-Newton X선 및 라디오 관측 결과, 짧은 기간의 X선 변동성은 유의미하지 않았지만, 에펠스베르크에서 10.5 GHz에서의 일일 라디오 플럭츄에이션은 내재적 및 외재적 변동성 과정의 조합을 시사한다.
• 밝고 부드러운 X선 상태는 매우 드물게 관측되었으며, 1993–2005년 동안 단 두 차례만 관측되었는데(ROSAT는 1993년, XMM-Newton는 2002년), 이 간격은 약 8.5년이다.
• X선과 가시광선 밝기 상태 사이에 잠재적인 상관관계가 있으며, 이는 약 5년의 시간 지연을 보이며, 이는 선형 시야에 대해 다른 방출 영역이 정렬되는 진동하거나 회전하는 제트에 의해 설명될 수 있다.
• 밝은 상태에서의 X선 스펙트럼은 추가적인 부드러운 성분을 보이며, X선 스펙트럼의 곡률은 시간에 따라 진동하는 비균일한 제트를 포함하는 모델과 일치한다.