[论文解读] Evidence of jet induced optical microvariability in radio-loud Narrow Line Seyfert 1 Galaxies

Vineet Ojha, Vivek Kumar Jha+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2022

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 122被引用 8

一句话总结

本研究首次基于VLBA数据，系统比较了具有确认喷流与不具喷流的射电loud窄线塞弗特1型星系（RLNLSy1）的夜间内光学变异性（INOV）。研究发现，12%的喷流源表现出INOV（在99%置信水平下ψ > 3%），而所有非喷流源均未检测到INOV；且γ射线探测到的喷流源表现出34%的INOV占空比——表明相对论性束流效应，而非仅喷流存在，是高吸积率NLSy1s中微变异性现象的主因。

ABSTRACT

To quantify the role of radio jets for Intra-Night Optical Variability (INOV) in Radio-Loud Narrow-Line Seyfert 1 (RLNLSy1) galaxies, we report the first systematic comparative INOV study of 23 RLNLSy1 galaxies, with 15 RLNLSy1s having confirmed detection of jets (jetted) and the remaining 8 RLNLSy1s having no detection of jets (non-jetted) based on their Very Long Baseline Array observations. We have monitored these two samples, respectively, in 37 and 16 sessions of a minimum 3-hour duration each. Based upon F$^{\eta}$-test at 99\% confidence level with a typical INOV amplitude ($\psi$) detection threshold of $>$ 3\%, we find the INOV duty cycles of 12\% for the sample of jetted RLNLSy1s, however, none of the sources showed INOV in the sample of non-jetted RLNLSy1s. Among the jetted RLNLSy1s, we find that the Duty Cycle (DC) for jetted $\gamma$-ray detected ($\gamma$-ray) RLNLSy1s is found to be 34\% in contrast to null INOV detection in the case of non-$\gamma$-ray RLNLSy1s. It suggests that instead of the mere presence of a jet, relativistic beaming plays a significant role for INOV in the case of low-luminous high accreting AGNs such as NLSy1s in which dilution of the AGN's non-thermal optical emission by the (much steadier) optical emission contributed by the nuclear accretion disc is quite likely. Our study of jetted $\gamma$-ray RLNLSy1s shows more frequent INOV detection for sources with higher apparent jet speed. Further, our results also suggest that among the NLSy1s, only jetted $\gamma$-ray RNLSy1 galaxies DC approaches blazar like DC.

研究动机与目标

• 量化相对论性喷流在射电loud窄线塞弗特1型星系中引起夜间内光学变异性（INOV）的作用。
• 检验仅存在射电喷流或相对论性束流效应（如多普勒增强）是否为低光度、高吸积率活动星系核中INOV的主因。
• 利用统计上可靠且无偏的样本，比较喷流型与非喷流型RLNLSy1s的INOV占空比。
• 探究γ射线探测到的RLNLSy1s中表观喷流速度与INOV检测之间的相关性。
• 评估γ射线探测到的RLNLSy1s是否表现出类耀变体的INOV特征。

提出的方法

• 对23个RLNLSy1星系开展了53次监测（每次≥3小时）的系统性INOV研究。
• 基于VLBA观测结果，将源分类为喷流型（n=15）与非喷流型（n=8），以确认或排除毫秒尺度喷流的存在。
• 在99%置信水平下应用Fη检验，以ψ > 3%作为振幅显著性的阈值，检测INOV。
• 将INOV占空比（DC）计算为每类样本中显示显著变异性的时间段所占比例。
• 将INOV检测结果与喷流型源的表观喷流速度及γ射线探测状态进行相关性分析。
• 采用单次测光维里法估算黑洞质量，并比较喷流型与非喷流型样本的中位数。

实验结果

研究问题

• RQ1 相对论性喷流的存在是否显著提高RLNLSy1星系中INOV发生的可能性？
• RQ2 RLNLSy1星系中的INOV是否主要由喷流的存在引起，还是由多普勒增强等相对论性束流效应驱动？
• RQ3 已探测到γ射线的RLNLSy1星系——已知具有束流喷流——是否表现出高于非γ射线源的INOV占空比？
• RQ4 在γ射线探测到的喷流型RLNLSy1星系中，表观喷流速度与INOV检测之间是否存在可测量的相关性？
• RQ5 γ射线探测到的RLNLSy1星系的INOV特征是否趋近于类耀变体特征，表明喷流主导？

主要发现

• 喷流型RLNLSy1星系样本的INOV占空比为12%，在99%置信水平下且ψ > 3%的条件下，12%的监测时段检测到显著变异性。
• 8个非喷流型RLNLSy1星系中均未检测到可测量的INOV，表明无喷流与缺乏微变异性存在相关性。
• 在喷流型源中，γ射线探测到的RLNLSy1星系INOV占空比为34%，而非γ射线探测源为0%，凸显了相对论性束流的关键作用。
• 在6个γ射线探测到的喷流型RLNLSy1星系中，发现表观喷流速度与INOV检测之间存在正相关，支持束流为驱动机制。
• γ射线探测到的RLNLSy1星系INOV占空比约30%，接近类耀变体水平，表明这些源发射出紧凑且经多普勒增强的喷流。
• 喷流型与非喷流型样本之间中位数黑洞质量无显著差异（log(MBH/M☉) = 7.72 vs. 7.42），表明质量本身并非决定INOV的关键因素，而束流效应才是。