[論文レビュー] ROSAT Observations of BL Lacertae Objects

G. Lamer, H. Brunner+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 1996

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、ROSAT PSPCデータを用いて74個のBLラクティック銀河のソフトX線スペクトルを分析し、X線スペクトル指数（αx）と電波〜X線スペクトル指数（αrx）の強い相関を明らかにした。その結果、中間的なαrx値を示す対象が最も急勾配のソフトX線スペクトルを示しており、これはシンクロトロン高エネルギー端末の直接的証拠である。シミュレーションは、異なるシンクロトロン端末エネルギーを持つ二成分モデルを支持しており、極端なRBLは逆散乱コンプトン放射に支配されており、極端なXBLはソフトX線バンドより高いエネルギーでのシンクロトロン放射によって平坦なスペクトルを示すことが示唆された。

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.

研究の動機と目的

• ROSAT観測を用いて、BLラクティック銀河のソフトX線および全バンドスペクトル的性質を調査すること。
• BLラクティック銀河集団全体にわたるX線スペクトル変動の物理的起源を特定すること。
• XBLとRBLが放射メカニズムで異なるかどうかをスペクトル指数の相関関係によって検証すること。
• 観測されたX線スペクトルを用いて、ジェットのビーム効果とシンクロトロン端末モデルを制約すること。

提案手法

• ポイントおよび偶然的観測の両方で検出された74個のBLラクティック銀河のROSAT PSPCソフトX線スペクトルの分析。
• スペクトルエネルギー分布を特徴付けるために、スペクトル指数αx（X線）およびαrx（電波〜X線）の計算。
• 観測スペクトルと二成分モデル（硬いパワーレイ（α = 0.7）と急勾配のソフト成分）のシミュレーションを比較。
• 電波が明るいサブサンプルにおいて、シンクロトロン自己コンプトン（SSC）ビーム効果因子δICをαrxおよびαxと相関づける。
• スペクトルシミュレーションを用いて、サンプル全体におけるシンクロトロン端末エネルギーを推定。
• ソース同定および赤方偏移推定のため、ROSAT WGAカタログおよびNEDのアーカイブデータの利用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BLラクティック銀河全体にわたって、ソフトX線スペクトル指数αxと電波〜X線スペクトル指数αrxの相関関係はどのように変化するか？
• RQ2 中間的なαrx値を示す対象で観測されたスペクトルの急勾配は、どのような物理的メカニズムによって説明できるか？
• RQ3 XBLとRBLは、支配的なX線放射プロセスで異なるのか。もしそうならば、スペクトル指数にどのように反映されるか？
• RQ4 二成分のシンクロトロン＋SSCモデルは、観測されたX線スペクトルを説明できるか。また、このモデルはシンクロトロン端末エネルギーについて何を明らかにするか？
• RQ5 結果は、「加速ジェット」や「広いジェット」モデルのようなビーム効果モデルをどのように制約するか？

主な発見

• XBLサブサンプルではαxとαrxの明確な相関が確認された一方、RBLサブサンプルでは逆相関が観測され、二様なスペクトル的挙動を示した。
• 中間的なαrx値（0.6 < αrx < 0.8）を示す対象が、最も急勾配のソフトX線スペクトルを示しており、これはシンクロトロン高エネルギー端末の直接的証拠となった。
• 二成分モデル（硬いパワーレイ＋急勾配のソフト成分）に基づくシミュレーテッドPSPCスペクトルは観測とよく一致しており、シンクロトロン端末エネルギーの広範な範囲が支持された。
• 極端なRBL対象は逆散乱コンプトン（SSC）放射によって平坦なX線スペクトルを示し、極端なXBLはソフトX線バンドより高いエネルギーでのシンクロトロン放射による平坦スペクトルを示した。
• 電波が明るい対象において、SSCビーム効果因子δICはαrxおよびαxと相関しており、観測角度とスペクトル形状の関連を強化した。
• データは「加速ジェット」や「広いジェット」モデルといった既存のビーム効果モデルに反するものであり、これらは変動するαrxに伴いソフトX線バンド内でスペクトルのクロスオーバーを再現できなかった。