[论文解读] Optical monitoring of Active Galactic Nuclei from ARIES

Gopal‐Krishna, Paul Wiita|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 3

一句话总结

本文展示了 ARIES 机构对活动星系核（AGN）光学监测的历史综述，表明昼夜内光学变异性（INOV）不仅出现在耀变体中，也出现在辐射安静的 QSO 和辐射明亮的类星体中，变幅达 3–5%，持续时间约为 10%。研究发现，除耀变体外，各种 AGN 类型中普遍存在轻微的 INOV，而耀变体则表现出显著的变异性与色指数行为。

ABSTRACT

This overview provides a historical perspective highlighting the pioneering role which the fairly modest observational facilities of ARIES have played since the 1990s in systematically characterizing the optical variability on hour-like time scale (intra-night optical variability, or INOV) of several major types of high-luminosity Active Galactic Nuclei (AGN). Such information was previously available only for blazars. Similar studies have since been initiated in at least a dozen countries, giving a boost to AGN variability research.Our work has, in particular, provided strong indication that mild INOV occurs in radio-quiet QSOs (amplitude up to ~ 3 – 5 % and duty cycle ~ 10%) and, moreover, has demonstrated that similarly mild INOV is exhibited even by the vast majority of radio-loud quasars which possess powerful relativistic jets (even including many that are beamed towards us). The solitary outliers are blazars, the tiny strongly polarized subset of powerful AGN, which frequently exhibit a pronounced INOV. Among the blazars, BL Lac objects often show a bluer-when-brighter chromatic behavior, while the flat spectrum radio quasars seem not to. Quantifying any differences of INOV among the major subclasses of non-blazar type AGNs will require dedicated monitoring programs using 2 - 3 metre class telescopes.

研究动机与目标

• 使用中小型望远镜系统表征高光度 AGN 中的昼夜内光学变异性（INOV）。
• 将 INOV 研究从耀变体扩展至辐射安静的 QSO 和辐射明亮的类星体。
• 研究不同 AGN 子类之间 INOV 变幅、持续时间及色指数行为的差异。
• 确立非耀变体 AGN 中轻微 INOV 的普遍性，并评估其对 AGN 物理学的启示。
• 推动未来使用 2–3 米级望远镜开展专门监测计划，以实现对不同子类的详细比较。

提出的方法

• 利用 ARIES 设施进行光学监测，多年间收集 AGN 的高时间分辨率测光数据。
• 分析光曲线，检测并量化在小时量级时间尺度上的昼夜内光学变异性（INOV）。
• 根据光谱和射电特性，将 AGN 分类为子类（如 BL Lac、FSRQ、QSO、类星体等）。
• 测量变异性幅度和持续时间，以比较不同 AGN 类型的 INOV 特征。
• 研究不同 AGN 子类中色指数行为（亮度变化时的颜色变化）。
• 将结果与现有耀变体数据对比，识别 INOV 行为中的模式与异常值。

实验结果

研究问题

• RQ1 辐射安静的 QSO 中昼夜内光学变异性（INOV）的普遍性和变幅如何？
• RQ2 辐射明亮的类星体中的 INOV 与耀变体相比如何，特别是具有相对论喷流的源？
• RQ3 非耀变体 AGN 子类是否表现出与耀变体不同的色指数变异性模式？
• RQ4 非耀变体 AGN 中 INOV 的持续时间是多少，与耀变体活动相比如何？
• RQ5 需要何种观测条件才能区分非耀变体 AGN 子类之间的 INOV 差异？

主要发现

• 在辐射安静的 QSO 中存在轻微的昼夜内光学变异性（INOV），变幅达 3–5%，持续时间约为 10%。
• 相当一部分辐射明亮的类星体，包括那些喷流朝向地球的源，表现出轻微的 INOV，表明其并非耀变体独有。
• 耀变体仍是主要异常值，表现出显著的 INOV，其中 BL Lac 对象呈现‘越亮越蓝’的色指数趋势。
• 平谱射电类星体（FSRQ）未表现出与 BL Lac 对象相同的‘越亮越蓝’行为。
• 非耀变体 AGN 中观测到的 INOV 暗示存在比以往认为更广泛的物理机制，挑战了‘仅喷流方向对准地球的源才表现出强变异性’的假设。
• 非耀变体 AGN 子类之间 INOV 的定量差异，需要使用 2–3 米级望远镜开展专门监测以确认。