[论文解读] Optical Spectrophotometric Monitoring of Fermi/LAT Bright Sources

V. Patiño-Álvarez, V. Chavushyan+5 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2013

Nuclear Physics and Applications被引用 4

一句话总结

本研究利用墨西哥奥阿哈克（OAGH）天文台的2.1米望远镜，对11个费米/ LAT亮的耀变体（主要为平光谱射电类星体，以及一个窄线 Seyfert 1型星系）开展持续的光学测光光谱监测。观测周期约为每五天一次，追踪宽发射线（如Hβ、Mg II λ2800）和连续谱流量的变化，以探究喷流活动与宽线区动力学之间的关联。Mg II与紫外连续谱的相干耀发现象，支持了相对论性喷流组分与宽线区响应之间存在联系。

ABSTRACT

We describe an ongoing optical spectrophotometric monitoring program of a sample of Fermi/LAT bright sources showing prominent and variable γ-ray emission, with the 2.1m telescope at Observatorio Astrofísico Guillermo Haro (OAGH) located in Cananea, Sonora, México. Our sample contains 11 flat spectrum radio quasars (FSRQ) and 1 Narrow Line Seyfert 1 (NLSy1) galaxy. Our spectroscopic campaign will allow us to study the spectroscopic properties (FWHM, EW, flux) of broad-emission lines in the optical (e.g. Hβ) and mid-UV (e.g. Mg II λ2800) regimes, depending on the redshift of the source. The cadence of the broad emission lines monitoring is about five nights per month which in turn will permit us to explore whether there is a correlated variability between broad emission line features and high levels of γ-ray emission.

研究动机与目标

• 调查费米/LAT亮耀变体中宽发射线（如Hβ、Mg II λ2800）的光谱变异性，以探究宽线区（BLR）的结构与动力学。
• 确定宽发射线的变异性是否与高能γ射线活动相关，从而揭示耀变体中γ射线产生位置与机制。
• 通过提供高时间分辨率的光学/紫外光谱数据，补充多波段观测，以描绘γ射线耀变体最内层区域的几何结构与物理特性。
• 检验先前在3C 454.3中观测到的耀发现象所提示的假设：即相对论性运动的喷流组分可触发宽线区的响应。

提出的方法

• 使用奥阿哈克天文台的2.12米望远镜，配备Boller & Chivens光谱仪和1024×1024 SITe CCD探测器，开展光学测光光谱观测。
• 观测周期约为每月五次，可与费米/LAT的γ射线光 light curves 进行时间相关性分析。
• 数据处理使用IRAF软件包，波长定标通过He-Ar比较灯校准，通量定标使用每晚观测的标准星。
• 通过已建立的减去Fe II发射线的技术（Torrealba et al., 2012）对光谱通量进行校正，尤其在Mg II复合区等重叠区域至关重要。
• 光谱分辨率约为15 Å FWHM，足以检测宽线轮廓与通量的时变性。
• 本项目与斯图尔德天文台的监测计划相辅相成，并整合了来自γ射线（费米/LAT）、光学（V波段）、近红外（OAGH、SMARTS）以及未来X射线观测的数据。

实验结果

研究问题

• RQ1 在费米/LAT亮耀变体中，宽发射线流量（如Hβ、Mg II λ2800）与高能γ射线发射是否存在时间相关性变异性？
• RQ2 耀发期间宽发射线轮廓的变化是否表明宽线区物理条件发生了实际变化？
• RQ3 观测到的发射线变异性是否可与超光速喷流组分的通过相关联，如在3C 454.3中所见？
• RQ4 宽线区对连续谱耀发的响应是否支持宽线区云团位于射电核心附近？
• RQ5 宽线区在γ射线产生机制中扮演何种角色——具体而言，它是否作为逆康普顿散射的种子光子源？

主要发现

• 在2011年1月至4月期间，3C 273的光谱变异性被观测到，连续谱与发射线流量均出现明显变化，表明宽线区处于动态变化中。
• 在3C 454.3中，Mg II λ2800发射线的耀发与超光速喷流组分通过射电核心的时间以及非热光学连续谱的耀发时间一致，表明喷流活动与宽线区响应之间存在直接关联。
• 该监测项目已积累了12个表1所列源的大量通量校准光谱数据，观测自2011年起持续进行。
• 光谱分辨率（约15 Å FWHM）足以分辨宽发射线轮廓，并随时间检测到通量与轮廓的变异性。
• Fe II发射线减法技术成功应用，显著提高了Mg II区域线通量测量的准确性。
• 本项目的五天观测周期与最亮费米/LAT耀变体的变异性 timescale 相匹配，支持了可靠的跨波段相关性研究。