Blazar高能辐射研究

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耀变体(blazar)是一类极端的活动星系核(AGN),根据宽发射线强弱划分为平谱射电类星体(FSRQ)及蝎虎天体(BL Lac),很多证认的河外γ射线源都属于这一类。由于它们产生的相对论喷流近乎指向观测者的视线方向,产生的非热辐射由于多普勒效应而显著增亮,使它们成为我们研究河外天体吸积、加速机制、喷流构成、喷流中粒子与粒子间、粒子与光子间,以及喷流与外部绕核物质相互作用的重要窗口。因此,对blazar的研究成为当今天文学中的一个极其活跃的研究领域。  在轻子模型框架下,BL Lac天体喷流内的相对论粒子散射自身产生的同步辐射光子形成观测到的GeV到TeV谱。对于FSRQ天体,观测到的GeV光子来源于相对论电子对外部软光子的散射,这些光子就源自宽线区(BLR)或是尘埃环(dust torus),这种框架能够很好地解释FSRQ天体的多波段能谱及X射线与γ射线间的相关性,但面临的问题是当辐射区位于BLR空腔内部时,如何降低BLR光子场对GeV光子的吸收,因为在这种条件下,几十个GeV能段以上的γ射线光子将遭受γ+γ→e±过程,很难避免被吸收的命运。因此,我们提出“扁平”的BLR结构,扁平度由倾角α来衡量。在这种结构下,BLR产生的能量密度是α的函数。这样,即使辐射区位于BLR空腔以内,在较低的α及特定位置处,FSRQ天体产生的所有光子都能够逃逸出宽线区辐射辐射场。  此外,我们收集了3C454.3在2007年7月至2011年1月准同时性的多波段能谱,应用吸积盘、尘埃环及一个“平”的宽线区结构来解释γ射线外暴。在模型中,低能成分来源于相对论电子的同步辐射,高能成分由两个峰构成,将分别由康普顿散射尘埃环和BLR光子来产生。我们的结果表明:(i) BLR的倾角大约在45°附近;(ii)在外暴期间,喷流由物质主导;(iii)对于3C454.3现有的两个黑洞质量的值:5×108M☉和4.4×109 M☉,我们的模型认为前者可能性更大。  Mrk501是一个典型的BL Lac天体,2009年Fermi协同其它能段的望远镜对其进行了一次多频监测,首次获得了较为完整的多波段能谱。在单区均匀SSC模型下,很难对多波段数据给出一个满意的拟合。谱及流量分析也表明它的辐射区性质更加复杂,在这样的背景下,我们提出双区均匀SSC模型解释,在这种框架下,我们能够满意的拟合多波段能谱,同时也能够对其中的加速机制给以限制,结果表明扩散激波加速在基态扮演一个重要作用,而暴发态可能是一系列预加速机制共同作用的结果。
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