[논문 리뷰] Parameter Correlations and Cosmological Properties of BL Lac Objects

P. Giommi, P. Padovani외 3명|arXiv (Cornell University)|2002. 09. 30.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 우주론적 진화와 BL Lac 객체에서 동기파 꼭대기 주파수($ abla_{ ext{peak}}$)와 전파 빛의 세기 간의 상관관계를 조사하기 위해 세 개의 전파 유량 한계가 있는 블라자르 조사 자료를 분석한다. 연구 결과, $ abla_{ ext{peak}}$와 전파 빛의 세기 사이에 강한 상관관계가 없음을 확인하였고, 낮고 가능하면 음의 우주론적 진화를 확인하였으며, 이전에 관측된 상관관계는 주로 표본 편향과 높은 빛의 세기를 가진 HBL이 부족하게 포함된 선택 효과 때문임을 밝혔다.

ABSTRACT

Using three complete, radio flux limited, blazar samples we compare the LogN-LogS and the preliminary radio luminosity function of the general population of BL Lacs to those of the subclass of high energy synchrotron peaked (HBL) BL Lacs. We also examine recent results on the cosmological evolution in different samples of BL Lacs and we investigate the controversial issue of the correlation between the synchrotron peak frequency and radio luminosity in BL Lacertae objects. We find that the fraction of HBL objects is approximately the same at all observed radio fluxes and luminosities implying that there cannot be any strong correlation between the position of the synchrotron peak and radio luminosity. The amount of cosmological evolution in BL Lacs is confirmed to be low and negative at low radio fluxes, although the large number of objects without redshift prevents a precise estimation. At high radio fluxes the amount of cosmological evolution is zero or slightly positive but this could be induced by a possible contamination with Flat Spectrum Radio Quasars.

연구 동기 및 목표

• 완전하고 전파 유량 한계가 있는 조사 자료를 이용해 BL Lac 객체의 우주론적 성질을 규명하는 것.
• BL Lacs에서 동기파 꼭대기 주파수($(\nu_{\text{peak}}$)와 전파 빛의 세기 간의 상관관계가 있는지에 대한 논란의 여지가 있는 가설을 검증하는 것.
• 다양한 유량 범위에서 BL Lac 집단의 우주론적 진화의 정도와 성격을 평가하는 것.
• 이전 결과에 영향을 미칠 수 있는 표본 편향과 평탄한 스펙트럼 전파 퀘이사(FSRQs)의 오염 영향을 평가하는 것.
• 비열성 방출이 은하수 빛을 압도함으로써 고빛의 세기를 가진 HBL 소스의 적외선 적합도 측정에 어려움이 생기는 관측적 과제를 검토하는 것.

제안 방법

• DXRBS, NVSS-RASS 1Jy, 그리고 극단적 HBL의 정적 조사 자료를 포함한 세 개의 거의 완전하고 전파 유량 한계가 있는 블라자르 조사 자료를 활용한다.
• 다양한 유량 한계에서 HBL의 LogN-LogS와 일반 BL Lac 집단의 전파 빛의 세기 함수를 비교한다.
• 선택 효과를 고려하여 우주론적 진화를 정량화하기 위해 $V_{\text{e}}/V_{\text{a}}$ 통계량을 사용한다.
• 빛의 세기-동기파 꼭대기 주파수 평면을 분석하며, 적외선 적합도가 없는 소스의 빛의 세기 한계를 적용한다.
• 스펙트럼 에너지 분포 모델링을 통해 동기파 자기복사(SSC) 방출이 은하수 빛을 초월할 때가 언제인지 추정하고, 이로 인해 적외선 적합도 측정에 영향을 미칠 수 있음을 분석한다.
• 다른 선택 기능을 가진 조사 자료의 결과를 상호 비교하여 이전 연구에서의 편향을 분리한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BL Lac 객체에서 동기파 꼭대기 주파수($\nu_{\text{peak}}$)와 전파 빛의 세기 사이에 유의미한 상관관계가 존재하는가?
• RQ2 BL Lac 집단의 진짜 우주론적 진화 수준은 무엇이며, 전파 유량에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ3 표본 선택 효과와 FSRQs의 오염이 $\nu_{\text{peak}}$-빛의 세기 상관관계의 해석에 어느 정도의 영향을 미치는가?
• RQ4 왜 고빛의 세기를 가진 HBL 소스들이 얕은 전파 조사에서 부족하게 나타나는가? 이는 적외선 적합도 측정에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 관측된 $\nu_{\text{peak}}$-빛의 세기 상관관계가 없는 현상은 HBL의 물리적 성질과 그 탐지 가능성에 의해 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 모든 관측된 전파 유량과 빛의 세기 범위에서 HBL 객체의 비율이 거의 일정하게 유지되며, 이는 $\nu_{\text{peak}}$와 전파 빛의 세기 사이에 강한 상관관계가 없음을 시사한다.
• 극단적 HBL의 전파 LogN-LogS 함수는 50 mJy까지 일반 BL Lac 집단과 평행하게 유지되며, 더 희미한 유량에서만 평탄해진다.
• HBL의 전파 빛의 세기 함수는 일반 BL Lac 집단과 거의 평행하며, 고빛의 세기에서 HBL 비율이 유의미하게 증가하지 않음을 확인한다.
• BL Lacs의 우주론적 진화는 낮고, 저전파 유량에서 음의 가능성이 있으며, 주로 측정되지 않은 적외선 적합도의 수가 많기 때문이며, 고유량에서는 FSRQs의 오염 가능성이 있음.
• Fossati 등(1998)이 보고한 $\nu_{\text{peak}}$-빛의 세기 상관관계는 표본 편향의 산물일 가능성이 크며, 고빛의 세기를 가진 HBL이 낮은 공간 밀도와 SSC 방출에 의한 은하수 빛의 흐림으로 인해 얕은 조사에서 부족하게 포함되어 있기 때문이다.
• 고빛의 세기를 가진 HBL은 특징이 없는 HBL의 고품질 스펙트럼에서 간섭하는 간성간 흡수선을 통해 탐지 가능할 수 있으며, 이는 그 존재를 확인하는 길이 될 수 있다.