【摘要】：耀變體是活動星系核中光變最為劇烈的一個子類,包括蝎虎狀天體(BL Lacs)和平譜射電類星體(FSRQs)。具有涵蓋整個電磁波段的劇烈光變,通常認(rèn)為各種劇烈光變是指向觀測者視線方向的相對論性噴流內(nèi)部的非熱輻射產(chǎn)生,因此光變也成為研究耀變體物理機(jī)制的重要手段。光變幅度、光變時標(biāo),多波段光變的相關(guān)性以及能譜變化等相關(guān)信息與輻射區(qū)位置,大小,噴流結(jié)構(gòu)以及輻射機(jī)制密切相關(guān)。同時耀變體作為主要的河外高能伽馬射線源,結(jié)合光學(xué)多波段觀測開展耀變體高能伽馬射線輻射研究,對河外背景輻射、星系際磁場以及宇宙線起源有重要的科學(xué)意義。我們利用光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對蝎虎狀天體S5 0716+7141、OJ 287、Mrk 501和平譜射電類星體3C 273進(jìn)行了長期的光學(xué)多波段測光觀測,并分析了同時期Fermi-LAT高能伽馬射線數(shù)據(jù),通過結(jié)構(gòu)函數(shù)、離散相關(guān)函數(shù)、小波法等分析方法研究了耀變體的多波段光變行為、能譜演化特征,獲得以下主要研究結(jié)果:三個蝎虎狀天體S5 0716+714、OJ 287以及Mrk 501在光學(xué)波段始終處于耀發(fā)態(tài),觀測期間最大星等變化分別為,對S5 0716+714,ΔB = 1.m834、ΔV =2 m167、ΔR=2.m148 和ΔI = 1.m902。OJ 287,ΔV = 1.m335、ΔR = 1.m237和ΔI= 1.m594,Mrk 501,ΔB = 0.m566、AV = 0.m582、ΔR = 0.m698 和ΔI =0.m713。我們發(fā)現(xiàn)S5 0716+714在光學(xué)波段存在周期為10天的短周期光變,基于這個周期我們估算了中心黑洞的質(zhì)量上限分別為MB= 4.4 × 1010M& (克爾黑洞)和MBH = 1.1 × 1010M& (史瓦西黑洞)。伽馬射線波段與光學(xué)波段相關(guān)性分析結(jié)果更傾向于支持輕子模型。OJ 287主要的光變發(fā)生在2016年1月期間,這與雙黑洞模型所預(yù)言的爆發(fā)時間相吻合。Mrk 501在光學(xué)波段找到的最小光變時標(biāo)為2分鐘,這就要求對應(yīng)的磁場強(qiáng)度不能小于52G(δD～3),這一結(jié)果更傾向于支持強(qiáng)子模型。小波分析法對伽馬射線光變曲線的周期分析顯示存在一個置信度超過95%的25天的短周期,這與X射線以及TeV波段23天的準(zhǔn)周期振蕩相仿。耀變體3C 273在光學(xué)波段始終處于比較穩(wěn)定的狀態(tài),最大星等變化為ΔB = 0m799、ΔV = 0m816、ΔR = 0m818 和ΔI = 1 m129,各波段星等的變化幅度不超過0.5%(fvar0.5%)。在伽馬射線波段,Fermi-LAT觀測3C 273存在兩個極端流量的耀發(fā)。其最短光變時標(biāo)為4.9小時,在多普勒因子取δγ4.784時,對應(yīng)的輻射區(qū)大小約為2.19 × 1015 cm。通過分析不同時標(biāo)的亮度與色指數(shù)之間的關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)4個研究對象的光學(xué)能譜變化顯示不同的特征。其中S5 0716+714無論是天以內(nèi)短時標(biāo),中長時標(biāo)還是年量級長時標(biāo)均呈現(xiàn)出源變亮譜變藍(lán)的趨勢,OJ 287和Mrk 501分別觀測到變暗變藍(lán)和變亮變紅的趨勢。3C 273色指數(shù)與光變的相關(guān)性相對復(fù)雜。當(dāng)流量低于Fv= 30.201 ± 0.026 mJy時,源呈現(xiàn)變亮變藍(lán)的趨勢,當(dāng)源持續(xù)變亮且流量超過這個臨界值時,源呈現(xiàn)出變亮變紅的趨勢,我們認(rèn)為3C 273光學(xué)波段輻射存在兩種成分,可以被一個幾何厚的吸積盤模型所解釋。而Mrk 501光學(xué)波段有很強(qiáng)的寄主星系成分影響。對四個耀變體伽馬射線波段光子譜指數(shù)的分析結(jié)果表明相比平譜射電類星體,蝎虎狀天體在100MeV-300GeV波段有更硬的譜指數(shù),這也說明蝎虎狀天體的輻射能譜可以延伸到更高能段的區(qū)域,是更可能產(chǎn)生TeV輻射的高能天體。
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P157.6

【參考文獻(xiàn)】

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1 陶雋,俞健,錢伯辰,邵松臣,梁兆剛,潘紅鑒,曹凱,戴元龍;上海臺1.56m望遠(yuǎn)鏡新CCD照相機(jī)系統(tǒng)[J];中國科學(xué)院上海天文臺年刊;2003年00期

本文編號：2746806