[논문 리뷰] The BL Lac objects OQ 530 and S5 0716+714. Simultaneous observations in the X-rays, radio, optical and TeV bands

G. Tagliaferri, M. Ravasio외 11명|ArXiv.org|2003. 01. 07.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 40

한 줄 요약

이 연구는 BeppoSAX를 사용하여 X선, 라디오, 가시광선 및 테바르 밴드에서 OQ 530 및 S5 0716+714라는 BL Lac 객체의 동시에 다중 파장 관측을 수행하여, 동기방출 및 역역방출 성분을 나타내는 오목한 X선 스펙트럼을 규명하였다. 데이터는 외부 종자 광자와 함께 균일한 동기자기자기자기모델을 지지하며, 두 소스 모두 블라자 시퀀스에서 중간형 블라자로 분류되며, S5 0716+714는 3 keV 이하에서 빠른 X선 변동성을 보이며 동기자기자기 성분의 변화와 일치한다.

ABSTRACT

We present the results of the BeppoSAX observations of two BL Lacs, OQ 530 and S5 0716+714, as part of a ToO program for the simultaneous observation at radio, optical, X-ray and TeV energies. Both sources are detected in the LECS and MECS, with S5 0716+714 visible also in the PDS band, up to about 60 keV. The X-ray spectra of both sources are better fitted by a double power-law model, with a steep soft X-ray component flattening at harder energies, with breaks at 0.3 and 1.5 keV, respectively. The concave shape of the spectra in both objects is consistent with soft X-rays being produced by the synchrotron and harder X-rays by the inverse Compton processes. Also the X-ray variability properties confirm this scenario, in particular for S5 0716+714 our observation shows variations by about a factor 3 over one hour below 3 keV and no variability above. Their simultaneous broad band energy spectral distributions can be successfully interpreted within the frame of a homogeneous synchrotron and inverse Compton model, including a possible contribution from an external source of seed photons with the different spectral states of S5 0716+714 being reproduced by changing the injected power. The resulting parameters are fully consistent with the two sources being intermediate objects within the "sequence" scenario proposed for blazars.

연구 동기 및 목표

• 고활동 상태 동안 두 BL Lac 객체인 OQ 530과 S5 0716+714의 광역 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 조사하기 위해.
• 이들 소스에서 관측된 X선 스펙트럼 곡률의 기원을 규명하기 위해, 특히 동기자기 및 역역방출 성분에서 기인하는지 여부를 확인하기 위해.
• 다중 파장 변동성과 스펙트럼 모델링을 통해 외부 광자장이 역역방출 성분을 어떻게 공급하는지 평가하기 위해.
• 특히 피크 주파수와 에너지 밀도 사이의 상관관계를 고려할 때, 이 소스들이 블라자 시퀀스 모델과 일관된지 평가하기 위해.

제안 방법

• 고가시광선 활동 상태 동안 동시에 X선 데이터를 확보하기 위해 BeppoSAX를 사용한 대상 기회(ToO) 관측을 수행하였다.
• LECS, MECS 및 PDS 기구를 사용하여 X선 스펙트럼을 분석하고, 이중 파wer-법칙 모델을 사용하여 스펙트럼의 끊어짐을 식별하였다.
• 외부 종자 광자 기여를 포함한 균일한 동기자기 및 역역방출 방출 모델을 사용하여 광역 SED를 모델링하였다.
• 보도 및 천체역학적 파rameter(H₀=65 km s⁻¹ Mpc⁻¹, Ωₘ=0.3, ΩΛ=0.7)를 통합하여 총광도 및 공동 에너지 밀도를 계산하였다.
• Ghisellini 등(2002)의 이론적 상관관계를 기반으로 유도된 스펙트럼 피크 주파수(γ_peak)와 에너지 밀도(U)를 비교하여 블라자 시퀀스 내 위치를 평가하였다.
• 가시광선 및 라디오 모니터링 데이터를 활용하여 X선 관측을 촉발하고, 다양한 파장 간의 변동성 상관관계를 분석하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 OQ 530 및 S5 0716+714에서 관측된 오목한 X선 스펙트럼 형태의 원인은 무엇이며, 이는 기저의 방출 메커니즘과 어떻게 관련이 있는가?
• RQ2 이 두 BL Lac 객체의 광역 SED는 외부 종자 광자를 포함한 균일한 동기자기자기자기(SSC) 모델로 일관되게 설명될 수 있는가?
• RQ3 특히 3 keV 이하에서의 X선 변동성 특성은 방출 영역의 물리적 조건을 어떻게 제약하는가?
• RQ4 이 소스들은 블라자 시퀀스에서 어디에 위치해 있으며, 그들의 스펙트럼 및 빛의 세기 특성은 이론적 예측과 일치하는가?
• RQ5 S5 0716+714의 관측된 스펙트럼 상태는 γ_peak–U 상관관계를 따라 동적 진화를 나타내는가?

주요 결과

• OQ 530 및 S5 0716+714의 X선 스펙트럼은 오목한 형태를 보이며, 각각 0.3 keV 및 1.5 keV에서 스펙트럼의 끊어짐이 있는 이중 파워-법칙 모델에 잘 맞아, 동기자기에서 역역방출으로의 전이를 나타낸다.
• S5 0716+714는 1시간 이내에 3 keV 이하에서 X선 플럭스가 약 3배 변동하였으며, 그 이상에서는 변동이 없었는데, 이는 빠른 동기자기 성분의 변동성과 더 안정적인 역역방출 성분을 나타낸다.
• 두 소스의 광역 SED는 외부 종자 광자 기여를 포함한 균일한 동기자기 및 역역방출 방출 모델을 사용하여 성공적으로 모델링되었다.
• 총광도는 OQ 530의 경우 (2–10)×10⁴⁵ erg s⁻¹, S5 0716+714의 경우 (3–5)×10⁴⁶ erg s⁻¹(z=0.3 가정)로 추정되었으며, 이는 블라자 시퀀스의 중간 빛의 세기 범위에 속한다.
• 두 소스 모두 Ghisellini 등(2002)이 제안한 γ_peak–U 상관관계의 두 가지 분지가 만나는 지점에 위치하여, 중간형 블라자로 분류되는 것을 지지한다.
• S5 0716+714의 세 가지 관측된 스펙트럼 상태는 γ_peak–U 상관관계를 따라 이동하는 것으로 보이며, 방출 영역의 매개변수의 동적 진화를 시사한다.