[论文解读] ROSAT Observations of BL Lacertae Objects

G. Lamer, H. Brunner+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 1996

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 10

一句话总结

本研究利用ROSAT PSPC数据分析了74个BL Lac对象的软X射线谱，揭示了X射线谱指数（αx）与射电- X射线谱指数（αrx）之间存在强烈相关性。研究结果表明，具有中间αrx值的源表现出最陡峭的软X射线谱，为同步辐射高能截止提供了直接证据。模拟结果支持一种具有不同同步辐射截止能量的双组分模型，表明极端RBLs主要由逆康普顿发射主导，而极端XBLs则因软X射线波段之外的高能同步辐射发射而呈现平坦谱。

ABSTRACT

We present soft X-ray spectra of 74 BL Lacertae objects observed with the PSPC detector on board of the ROSAT satellite. The sample contains all BL Lac objects detected during the pointed observation phase as a target or serendipitously. We have investigated the soft X-ray and broad band spectral properties and discuss the consequences for the X-ray emission processes. For the first time a clear dependence of the X-ray spectral steepness on the radio to X-ray spectral energy distribution is found: {alpha}_{rx} and {alpha}_{x} are correlated in the X-ray selected (XBL) subsample and anticorrelated in the radio selected (RBL) subsample. The objects with intermediate {alpha}_{rx} values thus do have the steepest soft X-ray spectra. Simulated PSPC spectra based on a set of simple two component multifrequency spectra are in good agreement with the measurements and suggest a broad range of synchrotron cutoff energies. We have calculated synchrotron self-Compton beaming factors for a subsample of radio bright objects and find a correlation of the beaming factors {delta}_{IC} with {alpha}_{rx} and {alpha}_{x}. The most extreme RBL objects are very similar to flat spectrum radio quasars in all their broad band and X-ray properties.

研究动机与目标

• 利用ROSAT观测数据研究BL Lac对象的软X射线及全波段谱特性。
• 确定BL Lac源群体中X射线谱变化的物理成因。
• 通过谱指数相关性检验XBL与RBL在辐射机制上的差异。
• 利用观测到的X射线谱约束喷流束射模型与同步辐射截止模型。

提出的方法

• 分析74个BL Lac对象在指向观测与偶然探测中由ROSAT PSPC获得的软X射线谱。
• 计算谱指数αx（X射线）与αrx（射电- X射线）以表征谱谱能量分布。
• 将观测谱与模拟的双组分模型进行比较：一个硬幂律谱（α = 0.7）与一个逐渐变陡的软谱成分。
• 应用同步辐射自康普顿（SSC）束射因子，将δIC与射电明亮子样本中的αrx及αx相关联。
• 利用谱模拟估算样本中同步辐射截止能量的分布。
• 利用ROSAT WGA星表与NED的档案数据进行源识别与红移估计。

实验结果

研究问题

• RQ1 在BL Lac对象中，软X射线谱指数αx与射电- X射线谱指数αrx之间存在何种相关性？
• RQ2 何种物理机制可解释具有中间αrx值对象中观测到的谱变陡现象？
• RQ3 XBL与RBL在主导X射线辐射过程上是否存在差异？若有，这种差异在谱指数中如何体现？
• RQ4 双组分同步辐射+SSC模型能否解释观测到的X射线谱？该模型揭示了关于同步辐射截止能量的何种信息？
• RQ5 结果如何约束如‘加速喷流’或‘宽喷流’等束射模型？

主要发现

• 在XBL子样本中发现αx与αrx之间存在明显相关性，而在RBL子样本中则存在反相关性，表明谱行为具有双峰特征。
• 具有中间αrx值（0.6 < αrx < 0.8）的源表现出最陡峭的软X射线谱，为同步辐射高能截止提供了直接证据。
• 基于双组分模型（硬幂律 + 逐渐变陡的软成分）的模拟PSPC谱与观测结果高度一致，支持同步辐射截止能量存在广泛分布。
• 极端RBL对象因逆康普顿（SSC）发射而呈现平坦X射线谱，而极端XBL对象则因软X射线波段之外的高能同步辐射发射而呈现平坦谱。
• 在射电明亮源中，SSC束射因子δIC与αrx及αx均呈相关性，强化了视向角与谱形之间关联的证据。
• 数据对现有束射模型（如‘加速喷流’与‘宽喷流’模型）构成挑战，因这些模型无法再现随αrx变化而出现的软X射线波段内谱交叉现象。