[论文解读] The BL Lac objects OQ 530 and S5 0716+714. Simultaneous observations in the X-rays, radio, optical and TeV bands

G. Tagliaferri, M. Ravasio+11 more|ArXiv.org|Jan 7, 2003

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 40

一句话总结

本研究利用 BeppoSAX 对 BL Lac 对象 OQ 530 和 S5 0716+714 在 X 射线、射电、光学和 TeV 波段进行了同时多波段观测，揭示了呈现凹形的 X 射线谱，表明存在同步辐射与逆康普顿辐射组分。数据支持一种包含外部种子光子的均匀同步辐射自康普顿模型，将这两个源归类为耀变体序列中的中间型耀变体，其中 S5 0716+714 在 3 keV 以下表现出快速的 X 射线变异性，与同步辐射组分的变化一致。

ABSTRACT

We present the results of the BeppoSAX observations of two BL Lacs, OQ 530 and S5 0716+714, as part of a ToO program for the simultaneous observation at radio, optical, X-ray and TeV energies. Both sources are detected in the LECS and MECS, with S5 0716+714 visible also in the PDS band, up to about 60 keV. The X-ray spectra of both sources are better fitted by a double power-law model, with a steep soft X-ray component flattening at harder energies, with breaks at 0.3 and 1.5 keV, respectively. The concave shape of the spectra in both objects is consistent with soft X-rays being produced by the synchrotron and harder X-rays by the inverse Compton processes. Also the X-ray variability properties confirm this scenario, in particular for S5 0716+714 our observation shows variations by about a factor 3 over one hour below 3 keV and no variability above. Their simultaneous broad band energy spectral distributions can be successfully interpreted within the frame of a homogeneous synchrotron and inverse Compton model, including a possible contribution from an external source of seed photons with the different spectral states of S5 0716+714 being reproduced by changing the injected power. The resulting parameters are fully consistent with the two sources being intermediate objects within the "sequence" scenario proposed for blazars.

研究动机与目标

• 研究两个 BL Lac 对象 OQ 530 和 S5 0716+714 在高活动状态下的多波段能谱分布（SED）。
• 确定这些源中 X 射线谱曲率的起源，特别是其是否源于同步辐射与逆康普顿辐射组分。
• 通过多波段变异性与谱模型分析，评估外部光子场在通过逆康普顿辐射组分提供能量中的作用。
• 检验这些源与耀变体序列模型的一致性，特别是峰值频率与能量密度之间的相关性。

提出的方法

• 利用 BeppoSAX 开展目标机会（ToO）观测，在光学高活动期间捕获同时的 X 射线数据。
• 使用 LECS、MECS 和 PDS 仪器分析 X 射线谱，采用双幂律模型拟合以识别谱 break。
• 利用包含外部种子光子贡献的均匀同步辐射与逆康普顿辐射模型对多波段 SED 进行建模。
• 引入红移与宇宙学参数（H₀=65 km s⁻¹ Mpc⁻¹，Ωₘ=0.3，ΩΛ=0.7）以计算总辐射光度与共动能量密度。
• 将推导出的谱峰频率（γ_peak）与能量密度（U）与 Ghisellini 等（2002）的理论相关性进行比较，以评估其在耀变体序列中的位置。
• 利用光学与射电监测数据触发 X 射线观测，并关联各波段之间的变异性。

实验结果

研究问题

• RQ1 OQ 530 和 S5 0716+714 中观测到的凹形 X 射线谱形是由什么引起的？其与基本辐射机制有何关联？
• RQ2 这两个 BL Lac 对象的多波段 SED 能否通过包含外部种子光子的均匀同步辐射自康普顿（SSC）模型一致解释？
• RQ3 X 射线变异性特性，特别是 3 keV 以下的快速变异性，如何约束辐射区域的物理条件？
• RQ4 这些源在耀变体序列中的位置如何？其谱与光度特性是否与理论预测一致？
• RQ5 S5 0716+714 观测到的谱态是否沿 γ_peak–U 相关性追踪了动力学演化？

主要发现

• OQ 530 和 S5 0716+714 的 X 射线谱均呈现凹形，通过双幂律模型拟合良好，分别在 0.3 keV 和 1.5 keV 处存在谱 break，表明从同步辐射向逆康普顿辐射的过渡。
• S5 0716+714 在 3 keV 以下的 X 射线通量在一小时内变化了三倍，而其上方无变异性，表明同步辐射组分快速变化，而逆康普顿组分相对稳定。
• 两个源的多波段 SED 均成功通过包含显著外部种子光子贡献的均匀同步辐射与逆康普顿辐射模型进行拟合。
• 总辐射光度估计为 OQ 530 约 (2–10)×10⁴⁵ erg s⁻¹，S5 0716+714 约 (3–5)×10⁴⁶ erg s⁻¹（假设 z=0.3），表明其位于耀变体序列的中等光度范围内。
• 两个源均位于 Ghisellini 等（2002）提出的 γ_peak–U 相关性两条分支的交界处，支持其作为中间型耀变体的分类。
• S5 0716+714 的三个观测谱态似乎沿 γ_peak–U 相关性移动，表明辐射区域参数存在动力学演化。