OJ287天體的射電結(jié)構(gòu)研究

摘 要：OJ287是一個(gè)典型的BL Lac型天體，研究該天體對(duì)于理解BL Lac型天體有非常重要的意義。為了研究OJ287天體的射電結(jié)構(gòu)、亮溫度等性質(zhì)， 本文搜集有關(guān)該天體的甚長(zhǎng)基線(xiàn)射電望遠(yuǎn)鏡陣（VLBA） 2 cm 觀測(cè)數(shù)據(jù)（1995—2018年），并把這些觀測(cè)數(shù)據(jù)分別單個(gè)導(dǎo)入DIFMAP程序軟件進(jìn)行成圖和分量處理、擬合，得到以下結(jié)果：OJ287天體在VLBA 2 cm波段的噴流方向（單側(cè)的且方向向右），該天體的總流量，該天體的噴流各模型成分的流量、大小、方位角，噴流各模型成分離核心的距離，以及該天體的射電亮溫度（1011.8Symbol～A@1015.0 K）。由此可知，OJ287是一個(gè)高光度且光度變化非常快的天體，其噴流結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。

關(guān)鍵詞：OJ287;BL Lac型天體;射電噴流;亮溫度

中圖分類(lèi)號(hào)：P164

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

耀變體（Blazars）屬于特殊的活動(dòng)星系核（Active Galactic Nuclei，AGNs），其具有一些特殊的性質(zhì)，包括高而極度變化的光度、高偏振以及射電成分的超光速運(yùn)動(dòng)，等等。耀變體包括蝎虎天體（BL Lac objects，BLs）和平譜射電類(lèi)星體（Flat Spectrum Radio Quasars，F(xiàn)SRQs）。一般來(lái)講，蝎虎天體含有弱發(fā)射線(xiàn)，或者沒(méi)有發(fā)射線(xiàn)。OJ287是一個(gè)典型的BL Lac型天體，其首次在射電觀測(cè)[1]和光學(xué)波段[2]中被發(fā)現(xiàn)。OJ287是一個(gè)高度變化的射電源，其紅移z=0.306[3-4]。相關(guān)研究[5]表明：在大約一年的不規(guī)則時(shí)間間隔內(nèi)該源的射電光變曲線(xiàn)由耀發(fā)主導(dǎo)，并且由一個(gè)更長(zhǎng)的非周期性的時(shí)間尺度所調(diào)控。通過(guò)對(duì)OJ287天體的射電—光學(xué)耀發(fā)事件的分析，可以展現(xiàn)該天體的相關(guān)活動(dòng)。USHER[5]比較了從1966到1978年的耀發(fā)事件，認(rèn)為大多數(shù)的光學(xué)耀發(fā)和射電耀發(fā)是同步的。VALTAOJA等[6]研究了孤立的耀發(fā)事件，發(fā)現(xiàn)光學(xué)變化比射電變化要早幾個(gè)月。從VLBI偏振數(shù)據(jù)（5 GHz）中，首次探測(cè)到VLBI成分的超光速運(yùn)動(dòng)，這些超光速成分的方位角在-80°到-120°之間，其中的一個(gè)超光速成分沿著方位角為-116°的方向移動(dòng)[7]。對(duì)于方位角的變化，ABRAHAM認(rèn)為是由螺旋式的進(jìn)動(dòng)噴流所導(dǎo)致的[8]。

TATEYAMA等[9]發(fā)現(xiàn)測(cè)地VLBI圖中的6個(gè)成分的自行大約為0.5 mas/a。OJ287是一個(gè)很值得研究的BL Lac型天體，由于在光學(xué)波段一系列的耀發(fā)而被識(shí)別，這些耀發(fā)發(fā)生的周期為11.6年[10]。在pc[7]和kpc[11]尺度上，都發(fā)現(xiàn)OJ287天體含有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單側(cè)噴流。從射電和光學(xué)能量來(lái)看，OJ287是最亮的且極度變化的BL Lac型天體之一。該天體也是最受廣泛觀測(cè)的河外天體之一，自1890年以來(lái)就得到了其光學(xué)R波段的數(shù)據(jù)。通過(guò)研究OJ287天體的射電波段的VLBA射電圖，表明了一個(gè)不穩(wěn)定的pc尺度的噴流[12-14]，該投射噴流的方位角變化大于100°[15]。在光學(xué)波段，OJ287展現(xiàn)了一個(gè)優(yōu)越的偏振方位角，表明存在一個(gè)穩(wěn)定的核心和一個(gè)混沌的噴流成分[16]。另外，γ射線(xiàn)和射電輻射之間的相關(guān)性研究表明，耀發(fā)的重大關(guān)聯(lián)性與固定的射電結(jié)的超光速成分的噴射有關(guān)，這些射電結(jié)在pc尺度噴流的范圍內(nèi)，而且可以從VLBA圖中看出[13，15，17]。在2009年耀發(fā)期間，從寬波段的光譜能量分布（SED）中，可以推斷出一個(gè)耀發(fā)區(qū)域的相似位置[18]。

為了更好地理解OJ287天體的性質(zhì)（包括該天體的亮溫度、射電結(jié)構(gòu)、射電光變等），我們搜索并下載了該天體的VLBA 2 cm觀測(cè)數(shù)據(jù)（1995—2018年），并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理及擬合，從而研究OJ287天體的性質(zhì)。

1 觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理

我們搜索了BL Lac型天體OJ287的VLBA 2 cm巡天觀測(cè)數(shù)據(jù)，在表1中列出了每個(gè)數(shù)據(jù)的觀測(cè)時(shí)間、頻率、項(xiàng)目代碼。這些數(shù)據(jù)都是自校準(zhǔn)過(guò)的，然后把這些數(shù)據(jù)分別逐個(gè)導(dǎo)入DIFMAP程序軟件進(jìn)行成圖和分量處理、擬合。通過(guò)以上工作，得出OJ287天體的噴流結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)，擬合結(jié)果在表2中給出，表中各列數(shù)據(jù)分別為：（1）觀測(cè)日期，（2）觀測(cè)頻率，（3）總流量，（4）模型成分離核心的距離，（5）模型成分的方位角，（6）模型成分角直徑的大小，（7）OJ287天體的射電亮溫度。其中模型成分的誤差由LOBANOV所給公式算出，具體公式詳見(jiàn)網(wǎng)址：http：//www.radionet-eu.org/rnwiki/School Organ isation Pages？action=AttachFileamp;do=getamp;target=lobanov.pdf。

2 結(jié)果分析

2.1 噴流的結(jié)構(gòu)及流量變化

圖1給出了OJ287天體在15 GHz的6個(gè)VLBA圖像。在這些圖中，我們可以看到這個(gè)天體具有典型的核噴流結(jié)構(gòu)。在這6個(gè)VLBA圖像中，每個(gè)圖像的模型成分?jǐn)?shù)量依次為3個(gè)，5個(gè)，5個(gè)，4個(gè)，4個(gè)和5個(gè)。由此可見(jiàn)，同樣是VLBA 2 cm波段觀測(cè)數(shù)據(jù)，其不同歷元的擬合成分?jǐn)?shù)量也會(huì)有所不同。分析圖1可知，即便是在同一波段（15 GHz），OJ287天體不同歷元的流量以及成分分布有所不同，但是可以明顯地看出該天體具有單側(cè)噴流且方向向右。

從表2可知OJ287天體的噴流方位角在-38°到-143°之間，噴流成分的方位角變化約為105°。OJ287天體在VLBA 2 cm波段的總流量隨時(shí)間的變化如圖2所示。由圖2可以看出，從1995年到2018年，OJ287天體的總流量變化非常大，總體呈遞增趨勢(shì)，2000年6月27日（2000.489）的總流量最低，為1.24 Jy;2017年3月12日（2017.195）的總流量最高，達(dá)到8.75 Jy;在近17年的時(shí)間里，其流量變化了751 Jy，平均流量變化量為0.45 Jy/a。由此可知該天體是一個(gè)高光度且光度變化非常大的源。

2.2 噴流的亮溫度

我們利用VLBA高分辨率圖像的模型擬合參數(shù)和式（1）[19]，可以得到所有歷元的射電亮溫度Tb（見(jiàn)表2）。在式（1）[19]中，Sv為成分流量密度，單位為Jy;ν為觀測(cè)頻率，單位為GHz;θd為成分的角直徑大小，單位為mas。

Tb=1.77×1012×Sv×ν-2 ×θd-2×（1+z）。（1）

由表2可知亮溫度Tb大約在1011.8～1015.0 K。

3 總結(jié)

根據(jù)我們的研究，可以得出以下結(jié)論：

（1）OJ287天體的射電噴流的模型成分的方位角在-38°到-143°，其方位角變化約為105°。

（2）OJ287天體的VLBA 2 cm波段的射電總流量在1995年到2018年之間變化非常大，總流量總體上是隨著時(shí)間的推移而增加的。2000年6月27日（2000.489）的總流量最低，為1.24 Jy;2017年3月12日（2017.195）的總流量最高，達(dá)到8.75 Jy;在近17年（2000—2017）的時(shí)間里，其流量變化了751 Jy，平均流量變化量為0.45 Jy/a。

（3）OJ287天體的射電亮溫度大約在1011.8Symbol～A@1015.0 "K。

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（責(zé)任編輯：周曉南）