3C 446光變的α-P環(huán)分析

郭寧莉，張心瑜，張冠軍，袁聿海，楊江河

（1. 廣州大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，廣東 廣州，510006； 2. 湖南文理學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖南 常德，415000）

3C 446光變的α-P環(huán)分析

郭寧莉1，張心瑜1，張冠軍1，袁聿海1，楊江河2

（1. 廣州大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，廣東 廣州，510006； 2. 湖南文理學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖南 常德，415000）

從UMRAO （University of Michigan Radio Astronomy Observatory）獲得了3C 446射電4.8、8.0、14.5 GHz波段的長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)數(shù)據(jù)——流量密度和偏振度P，計(jì)算了射電譜指數(shù)，并根據(jù)譜指數(shù)給出了譜變參數(shù)β。研究了偏振度P4.8 GHz與譜變參數(shù)β之間的關(guān)系，結(jié)果表明：β與P4.8 GHz之間存在弱相關(guān)，相關(guān)系數(shù)r = 0.21，差異性水平p = 4.2%； β和P4.8 GHz的關(guān)系可以用橢圓曲線擬合，按照時(shí)間序列，擬合橢圓沿逆時(shí)針?lè)较蜃兓?β和P4.8 GHz的2個(gè)關(guān)系橢圓環(huán)存在的時(shí)間間隔分別是3.38 yr和12.54 yr。

耀變體； 3C 446； 光變

3C 446是Blazars星系，該類天體具有快速光變、高且變化的偏振、強(qiáng)射電輻射、視超光速運(yùn)動(dòng)等特殊性質(zhì)。它們從射電到X射線甚至γ射線都被發(fā)現(xiàn)具有光變性質(zhì)，光變時(shí)標(biāo)從小時(shí)到年的量級(jí)［1-2］。Blazars不同時(shí)標(biāo)的光變可以通過(guò)吸積盤(pán)的不穩(wěn)定性、星系內(nèi)部的超大黑洞以及相對(duì)論噴流效應(yīng)等物理模型來(lái)解釋［3］。Blazars的光變時(shí)標(biāo)覆蓋了分鐘到年的量級(jí)，時(shí)標(biāo)可分為2類：短期光變和長(zhǎng)期光變。一般來(lái)說(shuō)，短期光變不具有周期性，而長(zhǎng)期光變具有周期性，這些性質(zhì)已被很多學(xué)者討論［4-8］。Blazars的射電輻射來(lái)自同步過(guò)程，因而射電輻射是偏振的。多波段的線偏振和圓偏振有助理解噴流的物理機(jī)制以及周圍的磁場(chǎng)性質(zhì)［9］。

本文從UMRAO （University of Michigan Radio Astronomy Observatory）數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集了3C 446的射電光變資料，計(jì)算了其射電譜指數(shù)，分析了其光變性質(zhì)。

1　數(shù)據(jù)來(lái)源及處理方法

本文研究對(duì)象是Blazar星系3C 446，其射電4.8、8.0、14.5 GHz長(zhǎng)期輻射流量數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)UMRAO （University of Michigan Radio Astronomy Observatory）數(shù)據(jù)庫(kù)。

對(duì)各波段輻射流量分別每7 d取平均值，得到具有時(shí)間序列的3組（每波段1組）流量密度，每組89個(gè)數(shù)據(jù)。用3組（3個(gè)波段）與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)用公式Fν∝ ν-α求射電譜指數(shù) α，得到不同觀測(cè)時(shí)間 3C 446的射電譜指數(shù)89個(gè)。再根據(jù)譜指數(shù) α與譜變參數(shù) β的關(guān)系β（α）= （1 + α）/（（5/3）+ α）計(jì)算譜變參數(shù) β，得到與譜指數(shù)α對(duì)應(yīng)的89個(gè)譜變參數(shù)β。

按照同樣的時(shí)間間隔處理偏振度 P4.8 GHz，得到與譜變參數(shù) β時(shí)間上相對(duì)應(yīng)的89個(gè)偏振度P4.8 GHz。

統(tǒng)計(jì)顯示，P4.8 GHz的變化范圍為2.17%～6.08%，平均值為（4.14 ± 0.73）%； β的變化范圍為0.36～0.65，平均值為0.54 ± 0.06。P4.8 GHz和β隨時(shí)間的分布如圖1所示。

圖1　3C 446 （2223 - 052）的P4.8 GHz和β隨時(shí)間的變化

2　計(jì)算結(jié)果

譜變參數(shù)β與偏振度P4.8 GHz的關(guān)系及橢圓擬合結(jié)果如圖2所示。β與P4.8 GHz的線性擬合關(guān)系為β = （0.02 ± 0.01）P4.8 GHz+ （0.46 ± 0.04），相關(guān)系數(shù)r = 0.21，機(jī)會(huì)概率p = 4.2%。

由圖1可知，根據(jù)時(shí)間序列，β和P4.8 GHz的分布可分為 3個(gè)時(shí)間區(qū)間：第 1個(gè)區(qū)間，JD2444460.373～JD2445148.724，時(shí)間間隔為688 d （≈1.88 yr）； 第2個(gè)區(qū)間，JD2445171.235～JD2446371.126，時(shí)間間隔為1199.89 d （≈3.38 yr）； 第 3個(gè)區(qū)間，JD 2444640.6～JD2451109.75，時(shí)間間隔為4703 d （≈12.54 yr）。對(duì)不同時(shí)間段的數(shù)據(jù)用橢圓方程進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖2所示。圖2顯示：第1個(gè)區(qū)間，β與P4.8 GHz不能構(gòu)成環(huán)狀（圖2十字點(diǎn)）； 第2個(gè)區(qū)間，β與P4.8 GHz構(gòu)成橢圓1（圖2實(shí)心圓點(diǎn)），橢圓方程為-0.007x2- 0.026xy -0.619y2+ 0.063x + 0.726y - 0.292 = 0； 第3個(gè)區(qū)間，β與P4.8 GHz構(gòu)成橢圓2（圖2空心圓點(diǎn)），橢圓方程為-0.002x2- 0.015xy - 0.607y2+ 0.025x + 0.748y - 0.246 = 0。

圖2　3C 446的β與P4.8 GHz的橢圓曲線擬合

3　討論

譜變參數(shù)β和偏振度P4.8 GHz的分布存在明顯的橢圓環(huán)，對(duì)應(yīng)橢圓環(huán)的時(shí)間跨度分別是3.28 yr和12.87 yr，結(jié)果與文獻(xiàn)［10］對(duì)該源有關(guān)譜指數(shù)與流量之間關(guān)系的研究結(jié)果是一致的。

無(wú)論對(duì)均勻分布的數(shù)據(jù)，還是對(duì)非均勻分布的數(shù)據(jù)，最常用的計(jì)算長(zhǎng)周期的方法是Periodogram方法［11］，1976年Lomb［12］對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn)。利用該方法得到的結(jié)果如圖 3所示，圖中PP表示從P4.8 GHz的方差中計(jì)算出的周期，Pβ表示從β的方差中計(jì)算出的周期。用該方法計(jì)算得到偏振度光變周期 PP為（3.20 ± 0.19）、（8.82 ± 0.74）和（16.38 ± 2.09）yr，譜變參數(shù)光變周期Pβ= （5.75 ± 1.05）yr。因此，該方法分析所得結(jié)果與本文的第1個(gè)β—P4.8 GHz環(huán)的3.38 yr相一致，與第2個(gè)環(huán)的12.54 yr相近。

文獻(xiàn)［10］計(jì)算了TF—α圓環(huán)的時(shí)間延遲，得到TF—α為5.56和 6.64 yr。本文得到TP—β為3.38和12.54 yr。因此，2種方法的TF—α與TP—β有明顯差別，其主要原因可能是3C 446的偏振方差沒(méi)有明顯的準(zhǔn)周期性。

圖3　3C 446的β和P4.8 GHz的長(zhǎng)周期計(jì)算結(jié)果

4　結(jié)論

本文從UMRAO數(shù)據(jù)庫(kù)中搜集了有關(guān)的資料，分析了Blazar 3C 446源的光變性質(zhì)，計(jì)算了該源的譜指數(shù)，并根據(jù)譜指數(shù)與譜變參數(shù)之間的關(guān)系得到了譜變參數(shù)。主要研究了譜變參數(shù)與射電 4.8 GHz偏振度之間的關(guān)系，并用橢圓曲線對(duì)該關(guān)系進(jìn)行了擬合，得到如下結(jié)論：譜變參數(shù)與偏振度之間存在弱相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r = 0.21，機(jī)會(huì)概率p = 4.2%； 二者的分布可用橢圓曲線進(jìn)行擬合，按照時(shí)間序列，擬合橢圓環(huán)表現(xiàn)為逆時(shí)針?lè)较蜃兓?橢圓環(huán)顯示偏振度與譜變參數(shù)分別存在3.38 yr和12.54 yr的循環(huán)結(jié)構(gòu)，并且2橢圓環(huán)的時(shí)間跨度與其光變周期是一致的。

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（責(zé)任編校：江河）

The analysis of optical variability based on α-P circle for 3C 446

Guo Ningli1，Zhang Xinyu1，Zhang Guanjun1，Yuan Yuhai1，Yang Jianghe2
（1. School of Physics and Electronic Engineering，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China；2. Department of Physics and Electronics Science，Hunan University of Arts and Science，Changde 415000，China）

The flux density and polarized variance at radio 4.8，8.0 and 14.5 GHz are obtained from UMRAO for 3C 446. The spectral index （α）is calculated through the radio flux density，and used to calculate the spectral variable parameter β. The relations between polarized variance （P4.8 GHz）and spectral variable parameter β are discussed. The main results are as the following：β and P4.8 GHzshow weak correlation，with the correlation coefficient r = 0.21，and the chance probability p = 4.2%； the relation between β and P4.8 GHzcan be fitted by the elliptic curve which is implicitly time dependent； the periodicities calculated from the polarized variance are 3.38 years and 12.54 years.

Blazars； 3C 446； optical variability

P 152

1672-6146（2016）02-0001-03

10.3969/j.issn.1672-6146.2016.02.001

郭寧莉，1229569486@qq.com； 袁聿海，yh_yuan@gzhu.edu.cn。

2016-02-29

國(guó)家自然科學(xué)基金（NSFC11403006，U1431112）； 湖南省自然科學(xué)基金（2015JJ2104）； 湖南文理學(xué)院科研重點(diǎn)項(xiàng)目（JJZD201101）； 廣州大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。