[论文解读] Multifrequency variability of the blazar AO 0235+164. The WEBT campaign in 2004-2005 and long-term SED analysis

C. M. Raiteri, M. Villata+4 more|ArXiv.org|Aug 29, 2006

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 49被引用 43

一句话总结

本研究在2004–2005年期间对耀变体AO 0235+164开展了多频段观测，结合了射电至光学数据以及XMM-Newton的X射线/紫外观测。研究揭示了光学与射电波段的变异性 timescale 比预期更长，约为8年，2004年未出现预期的爆发，且X射线与光学明亮状态之间可能存在5年的时移，可能由于喷流进动或旋转所致。

ABSTRACT

A huge multiwavelength campaign targeting the blazar AO 0235+164 was organized by the Whole Earth Blazar Telescope (WEBT) in 2003-2005 to study the variability properties of the source. Monitoring observations were carried out at cm and mm wavelengths, and in the near-IR and optical bands, while three pointings by the XMM-Newton satellite provided information on the X-ray and UV emission. We present the data acquired during the second observing season, 2004-2005, by 27 radio-to-optical telescopes. They reveal an increased near-IR and optical activity with respect to the previous season. Increased variability is also found at the higher radio frequencies, down to 15 GHz, but not at the lower ones. The radio (and optical) outburst predicted to peak around February-March 2004 on the basis of the previously observed 5-6 yr quasi-periodicity did not occur. The analysis of the optical light curves reveals now a longer characteristic time scale of 8 yr, which is also present in the radio data. The spectral energy distributions corresponding to the XMM-Newton observations performed during the WEBT campaign are compared with those pertaining to previous pointings of X-ray satellites. Bright, soft X-ray spectra can be described in terms of an extra component, which appears also when the source is faint through a hard UV spectrum and a curvature of the X-ray spectrum. Finally, there might be a correlation between the X-ray and optical bright states with a long time delay of about 5 yr, which would require a geometrical interpretation.

研究动机与目标

• 调查2004–2005年重大观测活动期间耀变体AO 0235+164的多频段变异性。
• 确定此前观测到的光学与射电爆发中5–6年准周期性是否持续或已发生变化。
• 分析XMM-Newton观测期间的能谱分布（SED），并与以往X射线卫星数据进行比较。
• 探讨X射线与射电变异性起源，区分内在与外在过程。
• 检验X射线与光学明亮状态之间长期相关性假设，时移约为5年。

提出的方法

• 利用27台望远镜在射电、近红外、光学和X射线波段开展协调的多波段监测活动。
• 收集了从射电到光学波段的约2600个数据点，同时获取了三次XMM-Newton观测的X射线与紫外数据。
• 分析各频段的光变曲线，以识别变异性 timescale 与相关性。
• 构建并比较XMM-Newton观测期间的能谱分布（SED）与以往X射线任务的SED。
• 利用100米Effelsberg望远镜的射电数据评估日内变异性，并区分内在与外在效应。
• 应用统计分析检测X射线与光学状态之间的时移，并评估相关性的显著性。

实验结果

研究问题

• RQ1 AO 0235+164的光学与射电爆发中5–6年准周期性是否持续，或其特征 timescale 是否已改变？
• RQ2 X射线与光学明亮状态之间是否存在显著时移？若存在，何种物理机制可解释该现象？
• RQ3 射电与光学波段观测到的变异性由何引起？其主要源于内在过程还是受外部效应影响？
• RQ4 XMM-Newton观测期间的能谱分布（SED）与早期X射线任务的SED相比有何异同？
• RQ5 观测到的X射线与光学变异性是否可用具有不同方向对准视线的进动或旋转喷流模型来解释？

主要发现

• 光学与射电光变曲线揭示了约8年的更长特征变异性 timescale，表明其已从先前假设的5–6年周期性发生偏离。
• 2004年2月至3月期间未出现按此前5–6年周期预测的光学或射电爆发，表明该周期可能并非严格周期性。
• XMM-Newton的X射线与射电同时观测显示，短时标X射线变异性不显著，但Effelsberg在10.5 GHz波段的日内射电流量变化表明，变异性过程可能同时包含内在与外在成分。
• 明亮且软的X射线状态极为罕见，仅在1993–2005年间观测到两次（1993年ROSAT与2002年XMM-Newton），间隔约8.5年。
• X射线与光学明亮状态之间可能存在潜在相关性，时移约5年，可能由进动或旋转喷流导致不同辐射区域随视线方向对准而解释。
• 明亮状态期间的X射线谱显示存在额外的软成分，且X射线谱的曲率与包含弯曲、非均匀喷流并随时间进动的模型一致。