[논문 리뷰] Photopolarimetric monitoring of 41 blazars in the optical and near-infrared bands with the Kanata telescope

Y. Ikejiri, Makoto Uemura외 8명|ArXiv.org|2009. 12. 18.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 21인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 칸타 망원경를 이용해 41개의 블라자르에 대해 가시광선 및 근적외선 대역에서 광학적 및 근적외선 광학-편광 모니터링을 수행하여, 잘 관측된 블라자르의 83%가 활성 플레어 기간 동안 뚜렷한 더 파란색-밝아질수록-색조 경향을 보이며, 세 개의 천체는 어두운 상태에서만 더 빨간색-밝아질수록-색조를 보이며 열방출 기여가 우세하다고 나타났다. 편광-광도 상관관계는 약했으며, 유의미한 양의 상관관계를 보인 것은 오직 10개의 천체뿐이었고, 낮은 빛의 세기 블라자르는 광도, 색, 편광도의 변동 폭이 감소하는 경향을 보였다.

ABSTRACT

Blazars are a kind of active galactic nuclei (AGN) in which a relativistic jet is considered to be directed along the line of sight. They are characterized by strong and rapid variability of the flux and high polarization. We performed a monitoring of 41 blazars in the optical and near-infrared regions from 2008 to 2009 using TRISPEC attached to the "Kanata" 1.5-m telescope. In this paper, we report the correlation of the flux, color and polarization using our data, and discuss universal features for blazars, which have not fully been established. Three blazars (3C 454.3, QSO 0454$-$234, and PKS 1510$-$089) tended to be redder when they were brighter, only during their faint states. This color behavior suggests that the contribution of a thermal component is strong in the faint states for those objects. Excluding this "redder-when-brighter" phase, we found that 24 blazars tended to be bluer when they were brighter. This number corresponds to 83% among well-observed objects which we observed for $>10$ nights. Thus, we conclude that the "bluer-when-brighter" trend is a universal feature for blazars. On the other hand, the correlation of the flux and the polarization degree is relatively weak; only 10 objects showed a significant positive correlation. We also investigated the luminosity-dependence of the color and polarization, and found that lower luminosity objects have smaller variation amplitudes both in the flux, color, and polarization degree.

연구 동기 및 목표

• 블라자르의 가시광선 및 근적외선 대역에서의 색과 편광의 변화 경향을 보편적으로 조사하기 위해.
• 더 파란색-밝아질수록-색조 경향이 다양한 블라자르 하위군에서 공통적인 특징인지 확인하기 위해.
• 큰 표본의 블라자르에서 광도, 편광도, 빛의 세기 간의 관계를 조사하기 위해.
• 어두운 상태에서의 열방출의 역할과 색 변화에 미치는 영향을 평가하기 위해.

제안 방법

• 2008년부터 2009년까지 칸타 1.5m 망원경의 TRISPEC를 이용해 광학-편광 모니터링을 수행하였다.
• 41개의 블라자르에 대해 가시광선 및 근적외선 대역에서 다중 대역 광도 및 편광 측정을 수행하였다.
• 선형 상관계수를 사용하여 색-등급도 및 광도-편광 상관관계를 분석하였다.
• 빛의 세기와 블라자르 유형(HBL, IBL, FSRQ)에 따라 분류하여 빛의 세기 의존성 변화를 조사하였다.
• 유의미한 상관관계를 식별하기 위해 통계 분석을 적용하였으며, 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해 10회 이상의 관측 밤 수를 기준으로 하였다.
• 선택된 소스에서 광도와 관련된 편광 성분과 독립된 성분을 분리하기 위해 이중 성분 편광 모델을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 더 파란색-밝아질수록-색조 경향은 대부분의 블라자르에서 보편적인 특징인가, 아니면 특정 하위군이나 상태에 국한되는가?
• RQ2 블라자르는 더 빨간색-밝아질수록-색조 경향을 보이나, 만약 그렇다면 어떤 조건에서 나타나는가?
• RQ3 광도와 편광도 간의 상관관계는 표본 전체에서 어떻게 변화하는가, 그리고 이는 방출 메커니즘에 어떤 함의를 갖는가?
• RQ4 광도, 색, 편광도의 변동 폭은 블라자르의 본질적 빛의 세기에 따라 달라지는가?
• RQ5 관측된 편광 행동은 광도와 관련된 성분과 독립된 성분을 포함하는 이중 성분 모델로 설명될 수 있는가?

주요 결과

• 더 파란색-밝아질수록-색조 경향은 잘 관측된 29개의 블라자르 중 24개(83%)에서 관측되어 플레어 기간 동안 지배적이고, 아마도 보편적인 특징임을 시사한다.
• 세 개의 블라자르(3C 454.3, QSO 0454−234, PKS 1510−089)는 어두운 상태에서만 더 빨간색-밝아질수록-색조를 보이며, 원반의 열기여가 증가했음을 시사한다.
• 이 세 개의 더 빨간색-밝아질수록-색조를 보이는 천체에서도 빛나는 상태에서는 다시 더 파란색-밝아질수록-색조 경향이 나타나 활성 플레어 기간 동안의 보편성을 강화한다.
• 광도와 편광도 간의 상관관계는 약했으며, 오직 10개의 천체(34%)에서만 유의미한 양의 상관관계를 보였다.
• 낮은 빛의 세기 블라자르, 특히 HBL은 높은 빛의 세기 천체에 비해 광도, 색, 편광도의 변동 폭이 작았다.
• 낮은 빛의 세기 블라자르에서는 편광도가 낮게 유지되었으며(0–5%), 반면 높은 빛의 세기 천체에서는 두드러진 플레어가 관측되어 빛의 세기 의존성 편광 행동이 나타났다.