[论文解读] Multi-frequency monitoring of gamma-ray loud blazars: I. Light curves and spectral energy distributions

U. Bach, C. M. Raiteri+24 more|ArXiv.org|Dec 6, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 32

一句话总结

本研究基于18个月的协同监测，呈现了35个伽马射线耀斑型耀变体的多频段射电至光学光曲线及能谱能量分布（SEDs）。研究揭示了所有波段均存在显著变异性，其中在3C 454.3等源中，耀发从高频向低频传播，为喷流辐射模型提供了关键约束，并支持了GLAST和AGILE等高能任务。

ABSTRACT

Context: Being dominated by non-thermal emission from aligned relativistic jets, blazars allow us to elucidate the physics of extragalactic jets, and, ltimately, how the energy is extracted from the central black hole in radio-loud active galactic nuclei. Aims: Crucial information is provided by broad-band spectral energy distributions (SEDs), their trends with luminosity and correlated multi-frequency variability. With this study we plan to obtain a database of contemporaneous radio-to-optical spectra of a sample of blazars, which are and will be observed by current and future high-energy satellites. Methods: Since December 2004 we are performing a monthly multi-frequency radio monitoring of a sample of 35 blazars at the antennas in Medicina and Noto. Contemporaneous near-IR and optical observations for all our observing epochs are organised. Results: Until June 2006 about 4000 radio measurements and 5500 near-IR and optical measurements were obtained. Most of the sources show significant variability in all observing bands. Here we present the multi-frequency data acquired during the first eighteen months of the project, and construct the SEDs for the best-sampled sources.

研究动机与目标

• 建立伽马射线耀斑型耀变体从射电至光学的同期SED数据库，以支持高能卫星观测。
• 研究多频段变异性与相对论性喷流中耀发驱动物理机制之间的关联。
• 确定不同频率间流量变化的时间延迟，以约束喷流动力学和辐射区域大小。
• 分析耀发期间光谱形状的演化，以推断电子能量分布及辐射过程。
• 提供长期、多波段数据，用于检验耀变体变异性模型，包括喷流中激波与灯塔效应。

提出的方法

• 使用意大利国家天体物理研究院（INAF）的Medicina和Noto射电望远镜，每月在5、8和22 GHz频段进行射电监测。
• 在所有观测历元中，对35个耀变体样本同步进行近红外和光学测光。
• 利用同一观测历元的数据构建同期SED，以避免时间延迟偏差。
• 分析不同频率间流量变异性趋势，以识别时间延迟和相关行为。
• 利用档案数据，并与AGILE和GLAST等任务的X射线及TeV观测进行交叉识别。
• 应用标准SED拟合技术，推断同步辐射与逆康普顿成分及其演化。

实验结果

研究问题

• RQ1 耀变体在射电、近红外和光学波段的流量变化如何相关？观测到的时间延迟是什么？
• RQ2 在3C 454.3等主要耀发期间，SED的光谱演化如何？这对其电子能量分布有何含义？
• RQ3 耀发在多大程度上从高频向低频传播？这对其辐射区域大小和喷流动力学有何含义？
• RQ4 在样本中，无色散与有色变异性行为有何不同？它们对辐射机制有何启示？
• RQ5 观测到的多频段光曲线与喷流中激波或灯塔模型的预测相比如何？

主要发现

• 在18个月内收集了超过4,000次射电测量和5,500次近红外/光学测量，形成了高时间分辨率的同期数据集。
• 源3C 454.3（2251+158）经历了一次创纪录的光学爆发，R = 12.0（M_B ≈ -31.4），为迄今观测到的最明亮类星体状态。
• 在3C 454.3中，观测到耀发从22 GHz射电波段向较低频率传播，且光学峰值早于射电峰值。
• 在1226+023（3C 273）中，22 GHz射电耀发早于8和5 GHz的耀发，时间延迟与激波传播模型一致。
• BL Lac（2200+420）表现出无色散与有色变异性，约在初始22 GHz耀发后250天，第二个耀发在所有频率上同时出现。
• 大多数源在月 timescale 上表现出显著变异性，复杂的变异性模式表明存在多种辐射机制。