Fermi耀變體紅移和gamma射線譜指數(shù)特性研究*

徐云冰， 劉文廣， 易庭豐

(云南師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，云南 昆明 650092)

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Fermi耀變體紅移和gamma射線譜指數(shù)特性研究*

徐云冰， 劉文廣， 易庭豐

(云南師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，云南 昆明 650092)

收集了368個具有g(shù)amma射線數(shù)據(jù)的高置信度Fermi耀變體(157個FSRQs和211個BL Lac天體)，討論了該樣本的紅移和gamma射線譜指數(shù)的分布特性，結(jié)果表明：HBLs的紅移和gamma射線譜指數(shù)較小，F(xiàn)SRQs的紅移和gamma射線譜指數(shù)較大,LBLs的紅移和gamma射線譜指數(shù)都介于兩者之間，它們之間可能存在一個從FSRQs經(jīng)LBLs到HBLs的演化序列，HBLs與FSRQs有明顯的不同，LBLs與FSRQs卻很相似.

Fermi耀變體；紅移；gamma射線；譜指數(shù)

1 引 言

耀變體(blazar)是活動星系核(AGNs)的一個子類，具有快速大幅度光變、高偏振和視超光速運動等觀測特征[1],而且其gamma射線輻射極強(qiáng)[2]，能量密度為3×1037～3×1042J/s[3].

根據(jù)發(fā)射線的特征，耀變體又分為BLLac天體和FSRQs，前者沒有或只有弱發(fā)射線，后者具有強(qiáng)發(fā)射線[4]，然而，他們的連續(xù)輻射特點又很相似[5].根據(jù)能譜峰頻的不同，BLLac天體又可細(xì)分為高能峰BLLac(HBLs)和低能峰BLLac(LBLs)天體[1,6-7].為了避免混淆，Abdo等人把耀變體分為低同步峰(LSP，logνp(Hz)<14)、中間同步峰(ISP，logνp(Hz)=14～15)和高同步峰(HSP，logνp(Hz)>15)三類[8].本文采用峰頻對耀變體進(jìn)行分類，把FSRQs分為HSP(logνp(Hz)>15)，ISP(logνp(Hz)=14～15)和LSP(logνp(Hz)<14)；把BLLac天體分為HBLs(logνp(Hz)>15)，IBLs(logνp(Hz)=14～15)和LBLs(logνp(Hz)<14).耀變體各子類之間的關(guān)系是理解活動星系核的關(guān)鍵之一[1].研究不同類耀變體(FSRQs、HBL和LBL)之間的關(guān)系有助于理解耀變體的本質(zhì)[9].許多研究者認(rèn)為耀變體各子類之間存在一個從FSRQs經(jīng)LBLs到HBLs的演化序列和統(tǒng)一圖景[7,10-19].

本文從Fermi-LAT第三期數(shù)據(jù)列表中選擇了一個包含368個耀變體的樣本，從分類的角度研究該樣本的紅移和gamma射線譜指數(shù)，比較FSRQs、HBLs和LBLs的紅移和gamma射線譜指數(shù)的分布特性，揭示耀變體各子類之間的關(guān)系.

2 數(shù)據(jù)樣本和統(tǒng)計結(jié)果

2.1 數(shù)據(jù)樣本

從文獻(xiàn)[20]中選擇了Fermi-LAT第三期數(shù)據(jù)列表(http://www.asdc.asi.it)公布的368個具有紅移和gamma射線數(shù)據(jù)的高置信度耀變體，包括157個FSRQs和211個BLLac.根據(jù)同步峰頻的值，把FSRQs和BLLac分為LSP、ISP和HSP.FSRQs樣本包括137個LSPs，18個ISPs和2個HSPs；BLLac樣本包括144個HBLs，37個IBLs和30個LBLs.

2.2 紅移分布

BLLac天體的紅移分布如圖1所示，HBLs的紅移平均值zHBLs=0.27±0.03，IBLs的紅移平均值zIBLs=0.30±0.06，LBLs的紅移平均值zLBLs=0.56±0.12,其分布的峰值逐漸向右側(cè)移動.FSRQs的紅移分布如圖2所示，HSP的紅移平均值zHSP=0.86±0.12，ISP的紅移平均值zISP=0.71±0.24，LSP的紅移平均值zLSP=1.10±0.05,其分布的峰值逐漸向左側(cè)移動.BLLac天體和FSRQs的紅移統(tǒng)計結(jié)果見表1.

圖1 BL Lac天體的紅移分布 圖2 FSRQs的紅移分布

表1 紅移和gamma射線譜指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果

2.3 譜指數(shù)分布

BLLac天體的gamma射線譜指數(shù)分布如圖3所示，HBLs的gamma射線譜指數(shù)平均值αHBLs=0.85±0.07，IBLs的gamma射線譜指數(shù)平均值αIBLs=1.06±0.18，LBLs的gamma射線譜指數(shù)平均值αLBLs=1.18±0.03.FSRQs的gamma射線譜指分布圖4所示，HSP的gamma射線譜指數(shù)平均值αHSP=1.02±0.04，ISP的gamma射線譜指數(shù)平均值移αISP=1.49±0.06，LSP的gamma射線譜指數(shù)平均值αLSP=1.46±0.02.BLLac天體和FSRQs的gamma射線譜指數(shù)統(tǒng)計結(jié)果結(jié)果見表1.

圖3 BL Lac天體的gamma射線譜指數(shù)分布 圖4 FSRQs的gamma射線譜指數(shù)分布

2.4 紅移和譜指數(shù)的關(guān)系

從圖5可知：HBLs、IBLs和LBLs的紅移和gamma射線譜指數(shù)之間沒有相關(guān)性，結(jié)果見表2.從圖6可知：FSRQs各子類ISP和LSP的紅移和gamma射線譜指數(shù)之間沒有相關(guān)性，HSP的樣本太少不予考慮，結(jié)果見表2.

圖5 BL Lac天體紅移和譜指數(shù)之間的關(guān)系 圖6 FSRQs天體紅移和譜指數(shù)之間的關(guān)系

表2 線性回歸結(jié)果

3 討論和結(jié)論

FSRQs各子類HSP、ISP和LSP的紅移平均值分別為zHSP=0.86±0.12，zISP=0.71±0.24和zLSP=1.10±0.05，雖然zHSP>zISP，但是HSP和ISP的樣本太少，我們主要考慮LSP；BLLac天體各子類HBLs、IBLs和LBLs的紅移平均值分別為zHBLs=0.27±0.03，zIBLs=0.30±0.06和zLBLs=0.56±0.12，IBLs可能是LBLs和HBLs之間的過渡.紅移的大小反映了天體出現(xiàn)的早晚[21]，因此，F(xiàn)SRQs應(yīng)該出現(xiàn)在天體演化的早期，LBLs出現(xiàn)在中期，HBLs出現(xiàn)在演化的后期，各耀變體各子類之間應(yīng)該存在一個從FSRQs經(jīng)LBLs到HBLs的演化序列[7,10-19].FSRQs和BLLac天體的gamma射線譜指數(shù)分布也不同，F(xiàn)SRQs的三個子類HSP、ISP和LSP的gamma射線譜指數(shù)平均值分別為αHSP=1.02±0.04，αISP=1.49±0.06和αLSP=1.46±0.02；BLLac天體三個子類HBLs、IBLs和LBLs的gamma射線譜指數(shù)分別為值αHBLs=0.85±0.07，IBLsαIBLs=1.06±0.18和αLBLs=1.18±0.03，gamma射線譜指數(shù)的差異可能反映了耀變體各子類之間輻射機(jī)制的不同,HBLs與FSRQs有明顯的不同，LBLs與HBLs卻很相似[5].FSRQs和BLLac天體的紅移和gamma射線譜指數(shù)之間沒有相關(guān)性.

根據(jù)以上的分析和討論，可以得出以下結(jié)論：Fermi耀變體FSRQs、LBLs和HBLs的演化時標(biāo)和物理性質(zhì)不同，LBLs可能是FSRQs和HBLs的中間狀態(tài)，它們之間可能存在一個從FSRQs經(jīng)LBLs到HBLs的演化序列，HBLs與FSRQs有明顯的不同，LBLs與HBLs卻很相似.

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Properties of Fermi Blazar for Redshift and Gamma Ray Spectral Index

XU Yun-bing, LIU Wen-guang, YI Ting-feng

(School of Physics and Electronic Information,Yunnan Normal University,Kunming 650092,China)

In this paper, we collected 368 samples of Fermi blazars(157 FSRQs,211 BL Lac),analyzed the statistical distributions of redshift and gamma-ray spectral index of the samples,and discussed the relationship between the redshift and the gamma-ray spectral index.The result showed the average redshift and gamma-ray spectral index of HBLs was smaller than those of LBLs and FSRQs,and the average redshift and gamma-ray spectral index of FSRQs was bigger than those LBLs and HBLs,LBLs′redshift and gamma-ray spectral index were in the middle of HBLs and FSRQs.There are an evolutionary sequence of properties from FSRQs through LBLs to HBLs.The HBLs are significantly different from FSRQs,while the LBLs are similar to FSRQs.

Fermi blazars; Redshift; Gamma-ray;Spectral index

2015-06-07

國家自然科學(xué)基金項目資助(11463001)；云南省教育廳基金資助項目(2014Y138)；云南省高校天體物理創(chuàng)新團(tuán)隊資助項目.

徐云冰(1980-)，男，云南保山人，碩士，講師，主要從事天體物理方面研究.

徐云冰.

P15

A

1007-9793(2015)04-0001-04