亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        費米耀變體的X射線輻射?

        2018-08-20 08:12:50楊江河樊軍輝張月蓮楊如曙庹滿先聶建軍
        天文學報 2018年4期
        關鍵詞:康普頓成份變體

        楊江河 樊軍輝 張月蓮 楊如曙 庹滿先 聶建軍

        (1湖南文理學院物理與電子科學學院 常德 415000)

        (2廣州大學天體物理中心 廣州 510006)

        (3廣東省教育廳天文觀測與技術重點實驗室 廣州 510006)

        (4湖南文理學院數(shù)學與計算科學學院 常德 415000)

        1 引言

        眾所周知,耀變體是活動星系核(Active Galactic Nucleus,AGN)的一個最具極端觀測性質的子類,其輻射機制,特別是其高能輻射機制備受觀注[1?15].繼EGRET(Energetic Gamma-Ray Experiment Telescope)之后,又有大量耀變體被Fermi/LAT(Large Area Telescope)發(fā)現(xiàn),極大地推動了高能γ射線輻射機制的研究.根據(jù)發(fā)射線的不同,耀變體可分為平譜射電源(Flat Spectrum Radio Quasar,FSRQ)和蝎虎天體(BL Lac object,BL Lac).最近,Ghisellini等[16]提出了一種新的分類方法,即由γ射線譜指數(shù)與γ射線光度的關系,提出根據(jù)寬線區(qū)光度和愛丁頓光度的比值(LBLR/LEdd~5×10?4)將耀變體分為FSRQ和BL Lac.根據(jù)巡天方式,BL Lac分為射電選BL Lac(RBL)和X射線選BL Lac(XBL).Giommi等[17]研究了一個含121個BL Lac樣本的射電到X射線的譜能分布,發(fā)現(xiàn)RBL的同步峰頻位于紅外到光學波段,XBL的位于紫外到X射線波段.一般來說,耀變體的譜能分布具有雙峰結構,第1個峰(低能峰,又稱同步峰)位于遠紅外到軟X射線之間,第2個峰(高能峰)位于MeV到TeV波段[3,18?21].大量研究表明,第1個峰由同步輻射產(chǎn)生,一些耀變體的第2個峰由逆康普頓輻射產(chǎn)生,且有的BL Lac天體的第2個峰可用強子模型得到很好的解釋[22?24].根據(jù)同步峰頻的高低,耀變體可分為3類,即:低同步峰(LSP)耀變體,中同步峰(ISP)耀變體和高同步峰(HSP)耀變體[3,25],對于BL Lac天體,該3類分別為LBL(低同步峰BL Lac天體)、IBL(中同步峰BL Lac天體)和HBL(高同步峰BL Lac天體).一些研究者[3,17?18,25?31]計算了不同耀變體樣本的譜能分布,并給出了第1個或第2個峰的頻率.在用同步峰頻對數(shù)值lg(νp/Hz)的大小對耀變體進行分類時,不同的文獻所給出的用于耀變體分類的同步峰頻值存在較大差異.如文獻[25]的分類邊界為(14.5,16.5),即lg(νp/Hz)614.5的源歸為LSP,14.516.5的源為HSP;文獻[3]的分類邊界值為(14,15),文獻[24]的為(14.0,15.3);文獻[30]只對BL Lac天體進行了分類,并分為2類,分類邊界為15,即,lg(νp/Hz)小于15的為LBL,大于15的為HBL.

        在耀變體能譜中,X射線輻射處于同步輻射的尾部和逆康普頓輻射的開始,因此,X射線的輻射起源較復雜,不同峰頻耀變體的輻射機制存在差異.本文將對耀變體同步輻射部分的譜能分布進行分析,并以此討論不同類型耀變體的X射線輻射的差異.

        2 X射線輻射組成

        耀變體的全波段譜能分布(SED)顯示有明顯的2個峰.目前研究認為第1個峰由同步輻射產(chǎn)生,第2個峰主要由逆康普頓輻射產(chǎn)生.X射線能譜在2個峰之間,位于同步輻射之尾,逆康頓輻射之首,因此,X射線輻射可能含有多個輻射成份.

        文獻[3,24–26,29]計算了不同耀變體樣本的同步輻射部分的譜能分布,用拋物線函數(shù)對譜進行了擬合,并視所得擬合線頂點所對應的頻率為同步峰頻,給出了大量耀變體在觀測坐標系中的同步峰頻.如Fan等[25]用拋物線函數(shù)擬合的3FGL 0118.8-2142同步輻射的SED如圖1所示.圖1中橫坐標為頻率的對數(shù);縱坐標是以頻率乘以流量密度表示的流量(單位erg·cm?2·s?1)的對數(shù);曲線根據(jù)源的多波段數(shù)據(jù)由拋物線函數(shù)lg(νfν)=P1(lgν?P2)2+P3擬合得到,參數(shù)P1、P2和P3的物理意義分別為拋物線的曲率、觀測坐標系中的同步峰頻(lgνp)和同步輻射峰流量(lg(νpfνp)).根據(jù)SED的物理意義,圖1中的擬合拋物線可近似為3FGL 0118.8-2142的同步輻射譜.

        Yang等[32]2018年研究了耀變體的有效譜指數(shù)性質,得到用射電、光學及γ射線流量反映X射線流量的2個方程,即:對于FSRQ和LBL有或lgfX~0.42lgfR+0.58lgfγ;對HBL有或lgfX~0.69lgfO+0.31lgfγ.式中,fR、fO、fX和fγ分別為射電1.4 GHz、光學R波段(4.68×1014Hz)、X射線1 keV和γ射線1 GeV流量密度.若射電、光學輻射由同步輻射產(chǎn)生,γ射線輻射由逆康普頓輻射產(chǎn)生,文獻[31]指出X射線輻射由同步輻射及逆康普頓輻射2個成份組成,并且對于FSRQ和LBL,逆康普頓成份多于同步輻射成份,而對于HBL,同步輻射成份多于逆康普頓輻射成份.由此,若假定fR、fO代表同步輻射成份,fγ代表逆康普頓成份,則關于X射線輻射有如下方程:

        對于FSRQ和LBL,

        對于HBL,

        (1)–(2)式中,fSyn和fIC分別表示同步輻射和逆康普頓輻射流量密度.

        圖1 3FGL0118.8-2142的譜能分布.圖中,SX為觀測X射線流量,SSyn為X射線輻射的同步輻射成份,CIC為SX與SSyn的差,即CIC=SX?SSyn.Fig.1 The spectral energy distribution for 3FGL 0118.8-2142.SXis the observed X-ray flux,SSynis the synchrotron components of X-ray emissions,and CICis the difference between SXand SSyn,namely,CIC=SX?SSyn.

        圖1 所示3FGL 0118.8-2142的SED圖中,X射線只有1個觀測數(shù)據(jù),觀測流量為SX.根據(jù)文獻[31]的結果,圖1中SSyn應為X射線的同步輻射成份,那么逆康普頓輻射成份為

        其中,SX=lg(νXfX),SSyn=lg(νXfSyn),νX為X射線的觀測頻率.同步輻射成份SSyn可從擬合結果求得,即

        其中,P1,P2和P3為擬合參數(shù),用拋物線函數(shù)擬合源的SED得到,如擬合3FGL 0118.8-2142的SED得到P1=?0.17±0.01,P2=13.18±0.07和P3=?11.72±0.07(圖1).本文在計算SSyn時,所用到的3個參數(shù)來自文獻[24].

        按X射線輻射由同步及逆康普頓輻射2個成份組成的觀點[32],有fX=fSyn+fIC,即

        3 耀變體樣本

        Fan等[25]2016年從NED(NASA/IPAC Extragalactic Database,http://ned.ipac.caltech.edu/)中收集了1425個費米耀變體從射電到X射線的多波段數(shù)據(jù),研究了它們的譜能分布(SED),并用拋物線方程lg(νfν)=P1(lgν?P2)2+P3擬合了其譜能分布,成功給出了1392個耀變體的譜曲率(P1)、同步峰頻(P2,lgνp)和峰流量(P3,lg(νpfνp))等參數(shù).1392個費米耀變體中,有461個FSRQ,620個BL Lac,311個未知類型耀變體(blazars of uncertain type,BCU).在1081個FSRQ和BL Lac天體中,有660個耀變體(269個FSRQ,391個BL Lac)從NED中獲得了X射線數(shù)據(jù).本文將以這660個有X射線數(shù)據(jù)的耀變體為樣本,分析耀變體的X射線輻射.

        從圖1可見,3FGL 0118.8-2142只有1個X射線數(shù)據(jù)點,該點位于拋物線的上方,因此,可用(3)–(5)式計算得到該源的同步及逆康普頓輻射流量.顯然,若用擬合得到的拋物線表示同步輻射譜,對于所有的源,X射線數(shù)據(jù)點并不會全部位于擬合線上方,也有可能位于擬合線的下方.在Fan等[25]給出的660個有X射線數(shù)據(jù)的耀變體的SED中,有436個源的X射線1 keV數(shù)據(jù)點位于擬合線上方或擬合線上,224個源的位于擬合線下方.若X射線數(shù)據(jù)點位于擬合線下方,則由(3)–(5)式計算得到的逆康普頓輻射流量為負值,這顯然不合理.因此,當X射線數(shù)據(jù)點位于擬合線的下方時,則應認為用拋物線函數(shù)擬合所得擬合線(右半部分)未真實反映同步輻射高能部分的輻射譜,高能部分的譜線應更陡一些.如3FGL J1150.3+2417,其譜能分布如圖2所示[25].該源有2個X射線觀測數(shù)據(jù),流量(lg(νfν))分別為SX1和SX2.粗實線為拋物線擬合結果,圖2顯示,2個X射線數(shù)據(jù)點均位于拋物線的下方.較細曲線(左側為實線,右側為虛線)是用3次方程擬合所得擬合線.顯然,較陡的細虛線更能反映3FGL J1150.3+2417同步部分的高能輻射譜,這說明拋物線確實不能嚴格準確地反映同步輻射的能譜.

        圖2 3FGL 1150.3+2417的譜能分布.圖中SX1和SX2為2次觀測的X射線流量,SSyn1(SSyn2)為與觀測流量SX1(SX2)對應的同步輻射成份.Fig.2 The spectral energy distribution for 3FGL 1150.3+2417.SX1and SX2are the twice observed X-ray fluxes,and SSyn1(SSyn2)is the components of synchrotron emissions corresponding to the observed flux SX1(SX2).

        對于X射線數(shù)據(jù)點位于擬合線下方的情形,由于對這些源沒有做更精確的同步輻射譜擬合,因此,本文在以下的分析中不考慮這種情形,僅以X射線數(shù)據(jù)點位于擬合線上或擬合線上方的436個源為樣本做一些相關分析.

        4 結果

        本文計算了436個耀變體樣本源1 keV處的流量密度(fX),并根據(jù)(3)–(5)式計算了各源的同步和逆康普頓分量(fSyn、fIC和CIC). 討論了如下一些相關關系:lgfX與0.42lgfSyn+0.58lgfIC(FSRQ、LBL)和0.69lgfSyn+0.31lgfIC(HBL);lgfX、lgfIC、lgfSyn及CIC與lgνp.所得結果如圖3和圖4,線性擬合結果如表1所示.表1中:線性擬合方程表述為y=(a±?a)+(b±?b)x;r為相關系數(shù);p為隨機概率;n為樣本量;T為總樣本、F代表FSRQ、B代表BL Lac、H代表HBL、L代表LBL.同步峰頻(lgνp)來自文獻[24].

        圖3 X射線流量與其分量組合的關系Fig.3 The correlations between X-ray flux densities and the combination of different X-ray components

        圖4 同步峰頻與X射線流量、同步輻射和逆康普頓分量的關系Fig.4 The correlations of synchrotron peak frequencies with X-ray flux densities,synchrotron emission,and inverse Compton components

        表1 兩參數(shù)相關的線性回歸結果Table 1 The linear fitting results for the correlations between two parameters

        5 討論

        由文獻[31]得到關于X射線流量的兩個近似表達式:對于FSRQ和LBL有,lgfX=0.42lgfSyn+0.58lgfIC;對于HBL有,lgfX=0.69lgfSyn+0.31lgfIC.本文也討論了這兩個關系,結果如圖3和表1所示.

        圖3和表1顯示:對于FSRQ、LBL及FSRQ+LBL樣本,lgfX與0.42lgfSyn+0.58lgfIC有很好的正相關,r分別為0.77、0.86和0.77,p均小于0.0001;對于HBL樣本,lgfX和0.69lgfSyn+0.31lgfIC有很好的正相關,r為0.96,p小于0.0001.該結果表明,方程(1)和(2)是可信的.因此,可以進一步確認X射線輻射由同步輻射及逆康普頓輻射2個成份組成.并且FSRQ與LBL一樣,其逆康普頓成份多于同步輻射成份,因此,或許LBL與FSRQ的X射線有類似的輻射機制;而對于HBL,其同步輻射成份多于逆康普頓輻射成份[32].也就是說,若源的同步峰頻較高,則其X射線中的同步輻射成份較高,逆康普頓成份較低.

        根據(jù)(3)–(5)式,本文計算了436個耀變體的fX及fSyn和fIC.計算得到各子樣本的fSyn及fIC所占總輻射的平均值如表2所示.從表2可知:對于較低峰頻的樣本,FSRQ、LBL及FSRQ+LBL,其逆康普頓成份占總輻射的比值(>73%)高于同步輻射成份(<27%);而對于較高峰頻的HBL樣本,其逆康普頓成份占總輻射的比值(27%)小于同步輻射成份(73%).因此,高峰頻源有高的同步輻射成份和低的逆康普頓輻射成份,而低峰頻源有高的逆康普頓輻射成份和低的同步輻射成份.該結果與前面的結果及Yang等[32]的結果是一致的.

        表2 不同類型耀變體的X射線同步分量與逆康普頓分量占總輻射比值的平均值Table 2 The averaged ratio of synchrotron component and inverse Compton component to the total X-ray emissions for different samples

        圖4(a)和表1顯示:對于總樣本(T)、BL Lac及其子類HBL樣本,lgfX與lgνp存在正相關關系,r分別為0.55、0.57和0.36,p分別<10?4、<10?4和=1.23 × 10?4; 對于FSRQ樣本,lgfX與lgνp沒有相關;對于LBL,二者之間存在一個弱的負相關(r=?0.47,p=1.48%).HBL的X射線輻射主要來自同步輻射,而FSRQ和LBL的X射線輻射主要來自逆康普頓輻射,因此導致了以上不同類型天體的X射線輻射與同步峰頻之間的一些關系,該結果與Fan等[25]的結果是一致的.

        圖4(b)和表1顯示lgfIC與lgνp之間:對于總樣本(T),二者沒有相關(r=0.11,p=1.98%);對于FSRQ和LBL,存在負相關趨勢(FSRQ:r=?0.26,p=1.74×10?4,LBL:r=?0.54,p=4.68×10?3);對于HBL,存在正相關趨勢(r=0.28,p=3.44×10?3).

        從圖4(a)中的散點分布可以看出,X射線流量與同步峰頻存在正相關的趨勢,但圖4(b)顯示,除去同步成份后,即X射線的逆康普頓成份與同步峰頻幾乎無相關.這一結果表明,同步峰頻與同步輻射有較好的關系,這也是顯然的,如同步峰頻與射電輻射有較好的相關[25?26].

        圖4(c)和表1顯示lgfSyn與lgνp之間,對所有樣本均存在很好的正相關,相關系數(shù)在0.41–0.79之間,隨機概率均小于0.0001. 圖4(d)和表1顯示CIC與lgνp之間: 對于總樣本(T)、FSRQ及LBL樣本,均存在好的負相關關系,相關系數(shù)分別為?0.65、?0.82和?0.73,隨機概率均小于0.0001;對于HBL,二者沒有相關.

        從圖4(c)的散點分布可以看出,隨著同步峰頻的升高,同步分量非線性增加.對于低峰頻(約小于1014.5Hz)源,隨著同步峰頻的增加,同步分量幾乎線性增加;但對于中、高峰頻(約大于1014.5Hz)源,隨著峰頻的升高,同步分量只是略有增加.從圖4(d)的散點分布可以看出,隨著同步峰頻的升高,逆康普頓成份分量值(CIC)非線性減小.對于低峰頻(約小于1014.5Hz)源,隨著同步峰頻的增加,代表逆康普頓成份的變量CIC幾乎線性減小;但對于中、高峰頻(約大于1014.5Hz)源,隨著同步峰頻的升高,CIC幾乎不變.雖然圖4(c)和圖4(d)中的散點分布形狀與所選用的拋物線函數(shù)有關,但2圖的散點分布能夠反映出同步峰頻與同步分量及逆康普頓分量之間的變化關系.

        6 結論

        若用拋物線函數(shù)擬合耀變體的射電到X射線波段的譜能分布所得到的擬合線表示其輻射譜線,分析Fermi耀變體的X射線輻射,可得到以下結論:

        (1)耀變體的X射線輻射包含同步輻射和逆康普頓輻射2個成份;若用拋物線函數(shù)擬合耀變體同步輻射(射電到X射線波段)譜能分布所得到的曲線表示其同步輻射譜,則拋物線函數(shù)擬合線可將X射線的同步輻射和逆康普頓輻射分開.

        (2)對于FSRQ和LBL,逆康普頓成份多于同步輻射成份,而對于HBL,同步輻射成份多于逆康普頓輻射成份.高峰頻源有高的同步輻射成份和低的逆康普頓輻射成份,而低峰頻源有高的逆康普頓輻射成份和低的同步輻射成份.

        (3)在X射線1 keV處,對于FSRQ、LBL和HBL,其同步輻射成份占總輻射的比例分別約為20%、30%和70%.

        (4)同步峰頻與X射線1 keV處的觀測流量密度有正相關趨勢,與同步輻射流量密度有強正相關,而與逆康普頓輻射流量密度無相關.

        (5)LBL與FSRQ的X射線可能有類似的輻射機制.

        猜你喜歡
        康普頓成份變體
        基于DDPG算法的變體飛行器自主變形決策
        基于Geant4模擬的康普頓散射研究
        績優(yōu)指數(shù)成份變更與一周表現(xiàn)
        兩市主要成份指數(shù)中期成份股調整
        Variational Mode Decomposition for Rotating Machinery Condition Monitoring Using Vibration Signals
        非仿射參數(shù)依賴LPV模型的變體飛行器H∞控制
        耀變體噴流高能電子譜的形成機制
        歐盟禁止在化妝品成份中使用3-亞芐基樟腦
        史上著名的物理實驗——康普頓效應的發(fā)現(xiàn)
        物理之友(2015年9期)2015-02-25 03:11:07
        中國傳統(tǒng)文學的換形變體——論“詩化小說”的興起與傳承
        高潮毛片无遮挡高清免费| 免费一区二区高清不卡av| 国产a√无码专区亚洲av| 亚洲精品成人区在线观看| 在线精品日韩一区二区三区| 少妇人妻偷人中文字幕| 无遮挡很爽很污很黄的女同| 色综合视频一区中文字幕| 免费一级毛片麻豆精品| 久久精品国产亚洲av调教| 日韩精品第一区二区三区| 亚洲国产成人片在线观看无码| 无码专区中文字幕DVD| 国产精品综合色区av| 亚洲第一幕一区二区三区在线观看 | 天天摸夜夜摸夜夜狠狠摸| av在线免费观看网站免费| 狠狠躁天天躁中文字幕| 91久久青青草原免费| 亚洲乱码中文字幕综合69堂 | 日本道免费一区日韩精品| 老熟女老女人国产老太| 亚洲一区 日韩精品 中文字幕| 色综合久久无码中文字幕app| 久久网站在线免费观看| 日韩欧美中文字幕公布| 好大好深好猛好爽视频免费| 国产老妇伦国产熟女老妇高清| 精品熟女av中文字幕| 欧美精品videosse精子| 久久久久久久无码高潮| 国产美女自拍国语对白| 女人av天堂国产在线| 中文字幕久久精品一二三区| 亚洲an日韩专区在线| 日本女同av在线播放| 久久99国产精品久久99果冻传媒| 亚洲白白色无码在线观看| 国产精品毛片av一区二区三区| 嫩草伊人久久精品少妇av| 99久久国产露脸精品竹菊传媒|