[论文解读] WEBT and XMM-Newton observations of 3C 454.3 during the post-outburst phase. Detection of the little and big blue bumps

C. M. Raiteri, M. Villata+4 more|arXiv (Cornell University)|Aug 21, 2007

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 43被引用 71

一句话总结

本研究报道了耀变体3C 454.3在爆发后暗淡状态下的多波段观测，发现光学波段存在由宽线区发射线引起的‘小蓝峰’，以及由XMM-Newton光学监测仪探测到的紫外波段‘大蓝峰’，表明吸积盘存在热辐射。X射线谱需要超出银河系值的额外吸收，可能存在变化或本征谱曲率。

ABSTRACT

The blazar 3C 454.3 underwent an unprecedented optical outburst in spring 2005. This was first followed by a mm and then by a cm radio outburst, which peaked in February 2006. We report on follow-up observations by the WEBT to study the multiwavelength emission in the post-outburst phase. XMM-Newton observations on July and December 2006 added information on the X-ray and UV fluxes. The source was in a faint state. The radio flux at the higher frequencies showed a fast decreasing trend, which represents the tail of the big radio outburst. It was followed by a quiescent state, common at all radio frequencies. In contrast, moderate activity characterized the NIR and optical light curves, with a progressive increase of the variability amplitude with increasing wavelength. We ascribe this redder-when-brighter behaviour to the presence of a "little blue bump" due to line emission from the broad line region, which is clearly visible in the source SED during faint states. Moreover, the data from the XMM-Newton OM reveal a rise of the SED in the UV, suggesting the existence of a "big blue bump" due to thermal emission from the accretion disc. The X-ray spectra are well fitted with a power-law model with photoelectric absorption, possibly larger than the Galactic one. However, the comparison with previous X-ray observations would imply that the amount of absorbing matter is variable. Alternatively, the intrinsic X-ray spectrum presents a curvature, which may depend on the X-ray brightness. In this case, two scenarios are possible.

研究动机与目标

• 研究2005年光学与X射线爆发后，3C 454.3在爆发后阶段的多波段辐射特性。
• 探究暗淡状态谱特征的本质，特别是爆发期间被掩盖的‘小蓝峰’与‘大蓝峰’。
• 分析X射线谱特性，确定观测到的吸收是可变的，还是源于本征谱曲率。
• 理解射电、光学与X射线变异性之间的关联，特别是延迟的射电爆发及其与早期光学耀发的关系。

提出的方法

• 2006年9月至2007年4月期间，利用全球耀变体望远镜（WEBT）对射电、近红外和光学波段进行监测。
• 2006年7月和12月进行了两次XMM-Newton观测，包含来自光学监测仪的X射线和紫外数据。
• 在不同历元构建了连续谱能量分布（SED），以分析谱特征。
• 采用带或不带光电吸收的幂律模型拟合X射线谱，并比较银河系与额外吸收分量。
• 利用统计检验评估X射线数据中额外吸收与谱曲率的显著性。
• 分析不同波长下的变异性幅度趋势，以推断非喷流组分（如宽线区与吸积盘）的贡献。

实验结果

研究问题

• RQ1 在暗淡状态期间，光学与近红外波段的变异性幅度为何随波长增加而增大？
• RQ2 光学SED中的‘小蓝峰’是否由宽线区的发射线引起，且是否仅在暗淡状态可探测到？
• RQ3 紫外SED特征（U波段的谱折断）是否指示吸积盘的热辐射，即‘大蓝峰’？
• RQ4 观测到的X射线吸收是否可变，还是反映软X射线谱的本征曲率？
• RQ5 XMM-Newton的X射线数据是否更宜用可变的额外吸收，或由大蓝峰高频尾导致的本征谱软化来解释？

主要发现

• 2006年年中至2007年4月，源处于暗淡状态，近红外与光学波段表现出中等程度的变异性，且在2006年2月达到峰值后，高频射电流量迅速下降。
• 光学SED中‘小蓝峰’清晰可见，峰值位于V波段与B波段，归因于宽线区的Fe ii与Mg ii发射线及巴尔默连续谱。
• J波段的第二个、较弱的峰可能对应于Hα线发射。
• XMM-Newton的光学监测仪在U波段探测到谱折断，表明存在‘大蓝峰’，可能源于吸积盘的热辐射。
• X射线谱需要超出银河系值的额外吸收——7月约20%，12月约40%，表明吸收可能具有可变性或源于环境因素。
• 数据不支持本征X射线谱曲率与银河系吸收的组合；相反，暗淡X射线状态下的软化可能源于大蓝峰高频尾的通量贡献，暗示可能存在恒定的额外吸收并伴随谱软化。