[논문 리뷰] Statistics of optical intraday variability in a complete sample of radio-selected BL Lac objects

J. Heidt, S. J. Wagner|arXiv (Cornell University)|1995. 06. 06.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 27

한 줄 요약

이 연구는 1 Jy 목록에서 유래한 34개의 라디오로 선택된 BL Lac 객체의 완전한 샘플에 대해 다일간 광학 변동성을 다중 에포크 광도 측정을 통해 분석한다. 82%의 객체에서 유의미한 다일간 변동성이 관측되었으며, 일반적인 시간스케일은 0.5–3일이며 고도의 도움률(>0.8)을 보이며, 충격-제트 모델을 지지하지만, 두 개의 소스에서 준주기적 진동과 대칭적인 활성화 현상이 관측되어 표준 모델에 도전하며, 제트 기하학 또는 디스크의 고온 영역과 같은 대안적 설명이 필요함을 시사한다.

ABSTRACT

We present a study of the intraday variability behaviour of a complete sample of radio-selected BL Lac objects taken from the 1 Jy catalogue. In 28 out of 34 BL Lac objects (82\%) we detected intraday variability. 7 objects were observed during several campaigns. None of them changed its variability behaviour. The duty cycle in radio-loud BL Lac objects is very high, i.e. at least 0.8. The typical peak-to-peak amplitudes of the variability were 30\%. By means of structure function and autocorrelation analyses we investigated the typical time-scales of the variability and determined the activity of the BL Lac objects. In 21 of the variable BL Lac objects we were able to measure a typical time-scale, which lies in the range between 0.5 and 3 days. In general, the results can be explained by the standard model, where shocks are propagating down a relativistic jet. However, in the two most densely sampled observations we found variability characteristics, which cannot easily be explained by the standard model alone, demonstrating that at least in these objects alternative models should be taken into account. Nevertheless, all models, which are able to explain variability on time-scales of days must be able to consider the high duty cycle of these BL Lac objects.

연구 동기 및 목표

• . 다일간 광학 변동성이 BL Lac 계열의 일반적인 특성인지, 특정 객체에 국한되어 있는지 규명하고자 한다.
• . 선택 편향이 있었던 이전 연구들을 피하기 위해, 완전하고 명확하게 정의된 샘플을 이용해 다일간 변동성의 통계적 특성을 조사하고자 한다.
• . 물리적 모델의 제약을 위해 일반적인 시간스케일, 진폭, 활동 수준을 규명하고자 한다.
• . 관측된 변동성이 표준 충격-제트 모델로 설명 가능한지, 또는 특정 경우에서는 대안적 메커니즘이 필요하는지 검토하고자 한다.
• . 라디오로 선택된 (RBL)과 X선으로 선택된 (XBL) BL Lac 객체 간의 차이를 변동성 행동을 분석함으로써 명확히 하고자 한다.

제안 방법

• . 저자들은 1 Jy 목록에 속한 34개의 라디오로 선택된 BL Lac 객체에 대해 다중 관측 캠프를 통해 광학 광도 측정을 수행하여 밀도 높은 광도곡선를 확보하였다.
• . 일반적인 변동성 시간스케일을 측정하기 위해 구조 함수 및 자기상관 분석을 적용하였으며, 수시간에서 일주일 정도의 시간스케일을 중심으로 분석하였다.
• . 도움률은 소스가 변동 상태에 머무르는 시간의 비율로 계산되었으며, 샘플에서 최소 0.8의 임계값이 발견되었다.
• . 활동 파라미터 I는 일일 평균 변동 진폭으로 정의되어 내재된 변동성 수준을 정량화하였다.
• . 광도 측정 불확실성 보정 및 표준 항성 관측을 통한 교정을 통해 정확성을 확보하였다.
• . 다양한 에포크 동안의 광도곡선를 비교하여 장기적 안정성 또는 변동성 행동의 변화를 탐지하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 . 다일간 광학 변동성은 전체 BL Lac 계열의 일반적인 특성인가, 아니면 몇몇 극단적인 객체에 국한되어 있는가?
• RQ2 . 라디오로 선택된 BL Lac 객체에서의 다일간 변동성의 일반적인 시간스케일은 무엇이며, 적색편이 또는 절대 등급과의 상관관계는 어떠한가?
• RQ3 . 표준 충격-제트 모델이 관측된 변동성 패턴(대칭적인 활성화 현상 및 준주기적 진동 포함)을 설명할 수 있는가?
• RQ4 . 이러한 소스에서의 변동성 도움률은 무엇이며, BL Lac 핵의 내재된 활동성에 대해 어떤 함의를 지니는가?
• RQ5 . 고적색편이와 저적색편이 BL Lac 객체 간의 변동성 행동에 차이가 있는가? 그리고 그 차이는 기저의 복사 메커니즘에 대해 어떤 시사점을 제공하는가?

주요 결과

• . 34개 중 28개(82%)의 라디오로 선택된 BL Lac 객체에서 다일간 광학 변동성이 관측되었으며, 최소 0.8 이상의 매우 높은 도움률을 보였다.
• . 변동성의 일반적인 시간스케일은 0.5에서 3일 사이에 위치하였으며, 적색편이 또는 절대 등급과의 유의미한 상관관계는 없었다.
• . 활동 파라미터 I는 이중분포를 보였다: 16개의 객체는 일일 3% 이하, 10개는 일일 27%까지의 값을 보였으며, 높은 I 값은 고적색편이 소스에서 더 흔했다.
• . S5 0716+621에서는 4일 시간스케일의 준주기적 진동이 관측되었으며, 이는 표준 충격-제트 모델로는 설명하기 어려운 현상이었다.
• . OJ 287에서는 1991년 1월과 1992년 1월에 거의 동일한 광도곡선가 관측되어, 안정적이고 대칭적인 활성화 패턴이 존재할 가능성이 있으며, 상대론적 제트 내의 돌진하는 고리 등 기하학적 효과로 인한 것으로 추정된다.
• . 두 소스에서 대칭적인 활성화 현상과 준주기 신호가 관측된 것은, 적어도 이 경우에 한하여 표준 충격-제트 모델 외에도, 예를 들어 원형으로 도는 디스크의 고온 영역 또는 제트 기하학적 효과 등 대안적 모델을 고려해야 한다는 것을 시사한다.