肖胡兵

(帕多瓦大學“伽利略”物理與天文學院 帕多瓦35131)

耀變體是活動星系核的一個具有極端觀測性質(zhì)的子類,耀變體是目前已知的宇宙中輻射最強最持久的天體,其輻射包括電磁輻射以及中微子輻射.費米大視場望遠鏡的發(fā)射對耀變體的研究作出了極大的貢獻,自從其2008年發(fā)射至今已經(jīng)公布的4代源表包括了3000多個耀變體的伽馬波段觀測數(shù)據(jù).本文中將分別從數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,耀變體全波段SED(spectral energy distribution)擬合,以及MeV波段探測的設(shè)計模擬出發(fā)對耀變體進行全面的研究.

首先,針對費米三期源表(3FGL)中的未分類耀變體(BCU)源,我們基于機器學習理論建立一套利用3FGL中關(guān)于能譜的信息生成集成機器學習方法,對3FGL中的573個BCUs進行預(yù)測分類.我們的集成機器學習方法準確率達到92.13%,我們將573個BCUs預(yù)測為326個蝎虎天體(BL Lac)和247個平譜射電類星體(FSRQ).通過與其他學者方法得到的結(jié)果相比較,證實了我們方法得到的結(jié)果是可信的,因此我們的集成機器學習方法很可靠且有效,同時我們的準確率更高.利用這種機器學習方法得到的結(jié)果有助于指導(dǎo)光學證認觀測.

其次,我們的分類工作中發(fā)現(xiàn),最終影響分類結(jié)果的參數(shù)主要都是描述源SED能譜信息的參數(shù).以這一點作為指引,我們深入研究耀變體的SED,聚焦在噴流的本征機制以及這些機制是否導(dǎo)致了FSRQ和BL Lac能譜差異.我們擬合了344個耀變體的全波段SED,并且對每個源提供了描述能譜的6個參數(shù)和描述輻射區(qū)的9個參數(shù)的參考值.研究結(jié)果表明BL Lac噴流輻射區(qū)中的電子平均能量高于FSRQ中的電子平均能量,同時BL Lac也存在更強的Klein-Nishina效應(yīng).此外,FSRQ和BL Lac擁有不同的軟光子環(huán)境,其噴流中粒子的加速機制不相同都是導(dǎo)致他們能譜差異的原因.

最后,通過對耀變體SED的研究發(fā)現(xiàn)在耀變體SED的兆電子伏特能量(MeV)范圍沒有觀測數(shù)據(jù),其原因是目前沒有在該波段運行的望遠鏡.MeV波段的數(shù)據(jù)對于決定SED的譜形十分重要,此外,逆康普頓峰值落在MeV波段的耀變體是非常特別的一類耀變體,我們認為這類源的能譜與被費米望遠鏡發(fā)現(xiàn)的耀變體的能譜有顯著不同.我們設(shè)計了一個MeV波段探測器,并通過數(shù)值模擬來考察它的性能.主要是涉及一個運行在近地軌道上的MeV波段探測器的“探路者”,大小為2U(10 cm×10 cm×20 cm).數(shù)值模擬的結(jié)果表明,這種大小的探測器很難探測到MeV波段的耀變體輻射.如果想要探測到耀變體的MeV波段能譜,在性能保持穩(wěn)定的情況下,探測器的大小應(yīng)至少為10 U.