[论文解读] Statistics of optical intraday variability in a complete sample of radio-selected BL Lac objects

J. Heidt, S. J. Wagner|arXiv (Cornell University)|Jun 6, 1995

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 27

一句话总结

本研究利用多历元测光监测，分析了来自1 Jy星表的34个射电选BL Lac对象完整样本的日内光学变异性。结果发现82%的源表现出显著的日内变异性，典型时标为0.5–3天，且具有高占空比（>0.8），支持喷流中的激波模型，但在两个源中发现了准周期振荡和对称性爆发，挑战了标准模型，需要通过喷流几何结构或吸积盘热点等替代机制来解释。

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.

研究动机与目标

• 本文旨在确定日内光学变异性是否为BL Lac类的典型特性，还是仅限于特定对象。
• 研究旨在通过一个完整且定义明确的样本，分析日内变异性统计特性，以避免先前研究中的选择偏差。
• 本研究聚焦于确定典型时标、变幅和活动水平，以约束BL Lac变异性物理模型。
• 研究探讨了观测到的变异性是否可由标准喷流中激波模型解释，或在特定情况下需要替代机制。
• 本研究旨在通过分析其变异性行为，澄清射电选（RBL）与X射线选（XBL）BL Lac对象之间的区别。

提出的方法

• 作者通过多个观测周期的光学测光监测，为来自1 Jy星表的34个射电选BL Lac对象收集了密集的光曲线。
• 采用结构函数和自相关分析方法，测量变异性典型时标，重点关注数小时至一周的时标范围。
• 占空比计算为源处于变异性状态的时间比例，样本中发现最小阈值为0.8。
• 定义了一个活动参数I，即平均每日变幅，以量化内在变异性水平。
• 通过标准星观测对数据进行光度误差校正和定标，以确保准确性。
• 通过比较不同历元的光曲线，检测变异性行为的长期稳定性或变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 日内光学变异性是否为整个BL Lac类的典型特征，还是仅限于少数极端对象？
• RQ2 射电选BL Lac对象中，日内变异性典型时标为何？其与红移或绝对星等是否存在相关性？
• RQ3 标准喷流中激波模型能否解释观测到的变异性模式，包括对称性爆发和准周期振荡？
• RQ4 这些源中变异性占空比是多少？其对BL Lac核的内在活动性有何含义？
• RQ5 高红移与低红移BL Lac对象在变异性行为上是否存在差异？这些差异对潜在辐射机制有何启示？

主要发现

• 在34个射电选BL Lac对象中，28个（82%）检测到日内光学变异性，表明其占空比至少为0.8。
• 变异性典型时标范围为0.5至3天，且与红移或绝对星等无显著相关性。
• 活动参数I呈双峰分布：16个源的I < 3%/天，10个源的I高达27%/天，且高I值在高红移源中更为常见。
• 在S5 0716+621中检测到4天时标准的准周期振荡，标准喷流中激波模型难以解释。
• 在OJ 287中，1991年1月与1992年1月观测到几乎完全相同的光曲线，表明存在稳定且对称的爆发模式，可能由相对论喷流中旋转结的几何效应导致。
• 两个源中同时存在对称性爆发和准周期信号，表明在这些情况下，除标准喷流中激波模型外，还必须考虑其他模型，如吸积盘中旋转热点或喷流几何效应。