[论文解读] The innermost regions of relativistic jets and their magnetic fields in radio-loud Active Galactic Nuclei

I. Donnarumma, I. Agudo+18 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2015

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 2被引用 4

一句话总结

本白皮书倡导利用LOFT的大型面积探测器（LAD）研究射电噪活动星系核（AGN）中的相对论喷流与磁场，充分发挥其前所未有的X射线测光与谱学能力。LOFT将实现对耀变体和非轴对准AGN的高时间分辨率监测，揭示喷流物理、谱曲率变化以及与CTA和射电/亚毫米仪器的多波段相关性。

ABSTRACT

This is a White Paper in support of the mission concept of the Large Observatory for X-ray Timing (LOFT), proposed as a medium-sized ESA mission. We discuss the potential of LOFT for the study of radio-loud Active Galactic Nuclei. For a summary, we refer to the paper.

研究动机与目标

• 利用LOFT的高时间分辨率X射线监测，研究高能峰值BL Lac对象中X射线与TeV变异性之间的关联。
• 通过测量HBL中同步辐射的谱曲率，约束电子加速机制。
• 通过长期X射线与射电监测，研究非轴对准AGN中的吸积盘-喷流关联。
• 通过LOFT的在轨警报系统触发快速响应，实现与CTA及亚毫米/射电设施的多波段协调观测。
• 通过X射线与γ射线的同步观测，探索射电噪窄线Seyfert 1型星系中的高能辐射机制。

提出的方法

• 利用LOFT的大型面积探测器（LAD），在2–30 keV能量范围内有效面积达8.5 m²，实现高时间分辨率的X射线光 light curves。
• 利用LOFT的广角监视器（WFM）实现每周天空覆盖，探测明亮X射线耀发，支持对多达100个AGN源的长期监测。
• 将LOFT的X射线光曲线与CTA的同步TeV数据以及SKA和ALMA的射电/亚毫米数据进行相关性分析，研究多波段变异性。
• 分析分钟 timescale 内的谱演化，以约束耀变体喷流中高能辐射区域的位置。
• 对X射线数据进行谱拟合，测量谱曲率的变化，特别是在HBL中，以推断电子能量分布与加速过程。
• 通过LOFT的在轨警报系统触发地面与空间望远镜，对X射线耀发实现快速响应。

实验结果

研究问题

• RQ1 LOFT能否检测到HBL耀变体中非常快速TeV变异性对应的X射线对应体，从而在亚分钟 timescale 上解析X-TeV相关性？
• RQ2 在HBL的X射线耀发期间，同步辐射峰值的谱曲率如何演化，这揭示了关于电子加速的何种信息？
• RQ3 FSRQ中高能辐射区域的本质是什么，其位置能否通过X射线与TeV测光相关性加以约束？
• RQ4 非轴对准的FRII与FRI射电星系中，X射线与射电变异性如何相关，这揭示了吸积盘-喷流关联的何种机制？
• RQ5 热辐射成分在射电噪窄线Seyfert 1型星系的X射线发射中扮演何种角色，其与非热喷流辐射的关系如何？

主要发现

• LOFT的LAD将探测到亚分钟 timescale 的X射线变异性，实现与HBL耀变体TeV耀发的直接比较。
• 对HBL中谱曲率的测量将直接推断喷流激波中电子能量分布与加速机制。
• LOFT的WFM将实现对多达100个AGN的每周监测，支持长期光曲线的构建，用于研究喷流活动与耀发行为。
• LOFT与CTA的同步X射线与TeV观测，可将FSRQ中TeV辐射区域的空间位置约束在几个史瓦西半径之内。
• LOFT将触发X射线耀发的快速响应，实现与CTA及亚毫米/射电设施的协调观测，以研究多波段喷流物理。
• LOFT的高灵敏度将使探测到吸积效率较低的射电星系（如IC 310）的X射线辐射成为可能，从而实现X射线与TeV的联合研究。