[논문 리뷰] ROSAT Observations of BL Lacertae Objects

G. Lamer, H. Brunner외 1명|arXiv (Cornell University)|1996. 01. 01.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 10

한 줄 요약

이 연구는 ROSAT PSPC 데이터를 사용하여 74개의 BL Lac 물체의 연한 X선 스펙트럼을 분석하여 X선 스펙트럼 기울기(αx)와 라디오-에서-X선 스펙트럼 기울기(αrx) 사이에 강한 상관관계를 밝혀냈다. 연구 결과, 중간 αrx 값을 가진 물체가 가장 기름진 연한 X선 스펙트럼을 보이며, 이는 동기복사 고에너지 절단의 직접적인 증거를 제공한다. 시뮬레이션 결과는 다양한 동기복사 절단 에너지를 가진 이중 성분 모델이 타당함을 시사하며, 극한의 RBL은 역방향 Compton 방출에 의해 지배되는 반면, 극한의 XBL은 연한 X선 대역을 넘어서는 고에너지 동기복사 방출으로 인해 평탄한 스펙트럼을 보임을 나타낸다.

ABSTRACT

We present soft X-ray spectra of 74 BL Lacertae objects observed with the PSPC detector on board of the ROSAT satellite. The sample contains all BL Lac objects detected during the pointed observation phase as a target or serendipitously. We have investigated the soft X-ray and broad band spectral properties and discuss the consequences for the X-ray emission processes. For the first time a clear dependence of the X-ray spectral steepness on the radio to X-ray spectral energy distribution is found: {alpha}_{rx} and {alpha}_{x} are correlated in the X-ray selected (XBL) subsample and anticorrelated in the radio selected (RBL) subsample. The objects with intermediate {alpha}_{rx} values thus do have the steepest soft X-ray spectra. Simulated PSPC spectra based on a set of simple two component multifrequency spectra are in good agreement with the measurements and suggest a broad range of synchrotron cutoff energies. We have calculated synchrotron self-Compton beaming factors for a subsample of radio bright objects and find a correlation of the beaming factors {delta}_{IC} with {alpha}_{rx} and {alpha}_{x}. The most extreme RBL objects are very similar to flat spectrum radio quasars in all their broad band and X-ray properties.

연구 동기 및 목표

• ROSAT 관측을 이용하여 BL Lac 물체의 연한 X선 및 광역 스펙트럼 특성을 조사하기 위해.
• BL Lac 집단 전반에서 관측된 X선 스펙트럼 변화의 물리적 기원을 규명하기 위해.
• XBL과 RBL이 방출 메커니즘에서 다름을 스펙트럼 기울기 상관관계를 통해 검증하기 위해.
• 관측된 X선 스펙트럼을 이용하여 제트 비스듬함과 동기복사 절단 모델을 제약하기 위해.

제안 방법

• 점령 및 우연의 관측 동안 탐지된 74개의 BL Lac 물체에 대한 ROSAT PSPC 연한 X선 스펙트럼 분석.
• 스펙트럼 에너지 분포를 특성화하기 위해 스펙트럼 기울기 αx(고에너지 X선)와 αrx(라디오-에서-X선) 계산.
• 관측된 스펙트럼을 이중 성분 모델(경도의 파wer-레인지 α = 0.7 및 기울어지는 연한 성분)과 비교.
• 라디오 뚜렷한 하위표본에서 δIC(역방향 Compton 제트 비스듬함 요소)와 αrx 및 αx 간의 상관관계를 분석.
• 스펙트럼 시뮬레이션을 적용하여 표본 전반에서의 동기복사 절단 에너지를 추정.
• 소스 식별 및 적색편이 추정을 위해 ROSAT WGA 카탈로그와 NED의 암시적 자료를 활용.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 BL Lac 물체 전반에서 연한 X선 스펙트럼 기울기 αx는 라디오-에서-X선 스펙트럼 기울기 αrx와 어떻게 상관관계를 가지는가?
• RQ2 중간 αrx 값을 가진 물체에서 관측된 스펙트럼 기울기 증가를 설명하는 물리적 메커니즘은 무엇인가?
• RQ3 XBL과 RBL은 주로 X선 방출 과정에서 다름이 있으며, 만약 그렇다면 이는 스펙트럼 기울기에 어떻게 반영되는가?
• RQ4 이중 성분 동기복사 + SSC 모델이 관측된 X선 스펙트럼을 설명할 수 있으며, 이는 동기복사 절단 에너지에 대해 무엇을 드러내는가?
• RQ5 결과는 '가속 제트' 또는 '넓은 제트' 모델과 같은 제트 비스듬함 모델을 어떻게 제약하는가?

주요 결과

• XBL 하위표본에서는 αx와 αrx 사이에 명확한 상관관계가 발견되었고, RBL 하위표본에서는 반대 상관관계가 존재하여 이중 스펙트럼 행동을 시사한다.
• 중간 αrx 값(0.6 < αrx < 0.8)을 가진 물체가 가장 기름진 연한 X선 스펙트럼을 보이며, 이는 동기복사 고에너지 절단의 직접적인 증거를 제공한다.
• 이중 성분 모델(경도의 파워-레인지 + 기울어지는 연한 성분)에 기반한 시뮬레이션된 PSPC 스펙트럼이 관측 결과와 잘 일치하며, 다양한 동기복사 절단 에너지를 가진 모델의 타당성을 뒷받침한다.
• 극한의 RBL 물체는 역방향 Compton(SSC) 방출으로 인해 평탄한 X선 스펙트럼을 보이며, 극한의 XBL은 연한 X선 대역을 넘어서는 고에너지 동기복사 방출으로 인해 평탄한 스펙트럼을 보인다.
• 라디오 뚜렷한 물체에서 SSC 제트 비스듬함 요소 δIC가 αrx와 αx와 모두 상관관계를 보이며, 관측 각도와 스펙트럼 형태 간의 연결 고리를 강화한다.
• 기존의 제트 비스듬함 모델인 '가속 제트'와 '넓은 제트' 모델은 αrx가 변화함에 따라 연한 X선 대역에서 관측된 스펙트럼 교차를 재현하지 못하여 도전을 받는다.