Диссертация (Анализ возмущений в джетах блазаров с сильным гамма-излучением), страница 8

Эти соотношения накладываютограничение на минимальное знаb2чение Лоренц-фактора Γmin βapp1. Таким образом, зная наблюдаемуюскорость, можно оценить Лоренц- и Доплер-факторы. Например, при βapp 5угла δЛоренц-фактор должен иметь значение хотя бы 5.1. Из графика также видно,что сверхсветовые движения возможны и при больших углах к лучу зрения 50 обладают βapp ¥ 2 при Γ ¥ 5, а источники сθ 90 обладают βapp 1 при Γ ¥ 3.наблюдателя. Источники с θВ этом и последующих разделах используются обозначения исследуемыхвеличин, представленные в Таб.2.1.2.3. Измерение собственных движений в джетахРСДБ-данные позволяют исследовать изменение структуры джетов со временем. Данные позволили нам исследовать эволюцию ярких компонент в джетеу 4 АЯГ (S4 0954+658, S5 0716+71, PKS 1222+216 и PKS 1510-989) на 46 эпохахпримерно за 4 года (2008-2012).

Для каждой карты нами была определена компонента С (VLBI-ядро), которая всегда находилась на одном из концов джета,однако не всегда являлась самой яркой. Принималось, что ядро по прямомувосхождению x и склонению y имеет координаты x=0, y=0. Предполагается,что ядро неподвижно на протяжении всех эпох.

Компоненты классифицировались следующим образом: A - неподвижные компоненты (собственное движениеменьше или равно ошибке), имеют обратные движения (по направлению к ядру), или движутся с субсветовыми скоростями, К - движущиеся компоненты,Т - трейлинговые компоненты. Трейлинговые компоненты представляют собойударные волны, возникающие при взаимодейстивии первичного возмущения,50Таблица 2.1. ОбозначенияСимволОписаниеΓЛоренц-факторθугол между осью джета и лучом зрения наблюдателяφугол раскрытия джетаφappпроекция половины угла раскрытия на плоскости небаθjetпроекция направления джета на плоскости небаδДоплер-факторβреальная скорость в единицах скорости светаβappвидимая скорость в единицах скорости светаµвидимая угловая скорость в единицах мсек/годµ9видимое ускорение в единицах мсек/год2xΦyвектор направления скоростиΘпозиционный угол отдельной компонентыRрасстояние отдельной компоненты от ядраSплотность потока отдельной компонентыaразмер отдельной компонентыраспространяющегося в джете, со средой джета.

Возможность образования таких компонент показана в работе [50]. Трейлинговые компоненты могут бытьлегко определены, поскольку они отделяются от первичного возмущения (компоненты), а не от ядра джета. Каждая компонента характеризуется следующимнабором параметров: плотность потока S, положение х (прямое восхождение),у (склонение), R (Ra px2( FWHM) компоненты а.y 2 ), позиционный угол Θ arctgpx{yq), размер512.3.1. Идентификация компонент в джетах источниковОтождествление компонент основано на сравнении параметров компонент,пока они проявляются на РСДБ-картах.

Предполагается, что характеристикиодной и той же компоненты (полный поток S, позиционный угол Θ, размер а)изменяются плавно с течением времени на каждой последующей эпохе. Однако характеристики некоторых компонент сильно меняются даже на временноминтервале порядка 2-х месяцев,компоненты могут разделиться на несколько субкомпонент или слиться с другими компонентами. В данной работе изучалиськомпоненты, которые отождествлены по крайне мере на трех эпохах.2.3.2. Определение видимых скоростей в джетах источниковПри расчетах использовался метод минимизации невязок, программы были написаны на языке Python.

Для определения скоростей компонент использовались полиномы 1-го и 2-го порядка (в случае, если компонента наблюдаетсяне менее шести эпох). Аппроксимация положения компонент на N эпохах проводилась отдельно для координат x и y:xpti q a0a1 pti tmid qa2 pti tmid q2 ,(2.5)y pti q b0b1 pti tmid qb2 pti tmid q2 ,(2.6)где ti -эпоха наблюдений i 1, .

. . , N , а tmid pt1tN q{2.Первая прогонка дает приближенное значение χ2 . Используя это предварительное значение χ2 невязки равномерно перемасштабируются так, чтобыχ2Npoints Nparameters.Следующая прогонка программы дает нам досто-верные оценки невязок для скорости, эпохи выброса, ускорения. Среднее соб-ственное движение определено как вектор pxµy, xΦyq, где xµy представляет собойсреднюю угловую скорость движения, а xΦy - среднее направление движения.Среднее значение было получено с использованием следующих соотношений:52xµy pxµxy xµy yq1{2(2.7)xΦy arctgpxµxy{xµy yq,(2.8)где xµx y a1 и xµy y b1 , xµx y 2a2 ,xµy y 2b2 .

Конечные ошибки всех парамет99ров вычислялись по методу распространения ошибок из ошибок коэффициентовполиномов.Время выброса T0 компонент вычислялось экстраполяцией к моменту, когда положение компоненты совпадало с ядром. T0 - взвешенное среднее от средних tx,0 , ty,0 .

В свою очередь tx,0 , ty,0 - корни полинома, которым аппроксимировались данные.Видимая скорость xβapp y, измеряемая в единицах скорости света c, вычис-ляется согласно следующему соотношению:xβappy x1µyDzL ,где z - красное смещение, а DL(2.9)aL{4πF - расстояние по светимости (L-болометрическая светимость, F - болометрический поток).2.4. Определение угла раскрытия джетаПредполагается, что джет имеет коническую структуру (см.

Рис.2.1). Уголмежду осью джета и поверхностью конуса, ограничивающего излучающую область, φ, считался постоянным. Это предположение применимо к области джета, находящейся на удалении 1-2 мсек от ядра, в то время как на большихрасстояниях (¥ 10 мсек) структура джета может иметь большой разброс попозиционным углам, даже если джет в целом остается достаточно узким (напр.[51]). Проекция половины угла раскрытия φapp для каждого источника оценивалась с помощью соотношения между видимым размером st джета и видимымрасстоянием по долготе sl компонент: φapp arctgpψq, где ψ - наклон прямой53зависимости st от sl для каждой компоненты ярче 1% пика интенсивности. Вели- R, где R - расстояние на котором компонентанаблюдается отдельно от ядра, и st R sin |Θjet Θ| a{2, где Θjet - проекциячины st и sl определяются так: slнаправления джета, определенная по среднему позиционному углу всех достаточно ярких компонент на всех эпохах, Θ - позиционный угол компоненты , a- размер компоненты.

Сначала происходит построение зависимости st от sl дляоценки предварительной линейной зависимости. Предварительное соотношениеиспользуется для того, чтобы убрать точки, отклоняющиеся более чем на 3σ отлинейной модели. Затем методом наименьших квадратов получается конечноезначение ψ . Все пары (st ,sl ) и соответствующие линейные зависимости для каждого источника приведены в Приложении (Рис.А.2, Б.7, В.5, Г.5). В Таб. 3.4, 4.2,5.2, 6.2 представлены параметры Θjet , θp , xΘ0 y, φ, xΓy, xδ y для каждого источ-ника. Параметры xΓy, xδ y и xΘ0 y - средние значения для отдельных компонент.Реальный половинный угол раскрытия phi оценивается как φ φappsinxΘ0y,где xΘ0 y - угол между осью джета и лучом зрения наблюдателя.54Глава 3Блазар S4 0954+65В этой главе и далее для кривых блеска объекта используются обозначения, представленные в Таб.3.1. На некоторых графиках символы цветные длялучшего восприятия.Таблица 3.1.

Обозначения для кривых блескаСимволОписаниеNгамма-излучение4верхний предел для гамма-излученияизлучение на частоте 43 ГГцизлучение всего объекта на 1 ммизлучение всего объекта на 37 ГГц (Metsahovie)Oизлучение всего объекта на 36 ГГц (Симеиз)♦излучение всего объекта на частоте 15 ГГцизлучение всего объекта на частоте 8 ГГцизлучение всего объекта на частоте 4.8 ГГцоптическое излучение3.1.

Литературный обзорИсточник S4 0954+65 (α09h 58m 47.2s , δ65d 33m 55s J2000.0) былвпервые обнаружен в радиодиапазоне в рамках обзора Jodrell-Bank на частоте996 МГц, в оптике он был отождествлен Коэном [52]. Уолш [53] классифициро-55вал источник как объект типа BL Lac. Первое определение красного смещениябыло выполнено в работе [54].

В этой работе было получено значение z=0.368,определенное по абсорбционным линиям. Это значение было подтверждено работой [55], в которой было получено z=0.367 по слабым эмиссионным линиям вспектре.Рис. 3.1. Карта источника S4 0954+65 в оптическом диапазоне и радиоизображения на различных пространственных масштабах.

Изображение на частоте 15 ГГц получено в рамкахпрограммы MOJAVE (http://www.physics.purdue.edu/astro/MOJAVE), на частоте 1.4 ГГц изработы [56].Оптическая переменность этого источника изучалась в работе [57]: былиобнаружены большие вариации потока (порядка 100%) на временных мас-штабах порядка 1 дня. В работе [58] было подробно исследовано поведение источника в оптическом и радиодиапазоне за период 1994-1998 гг. и обнаружены56большие изменения потока в течение ночи. Габузда и др. [59] обнаружили значительную переменность степени поляризации радиоядра объекта в течение ночина частоте 5 ГГц.

У источника наблюдается корреляция радио-оптика [60].Согласно работе [61], гамма-излучение от объекта было впервые зарегистрировано инструментом EGRET в 1993 г. Источник S4 0954+658 также былзарегистрирован Fermi LAT и попал в первый [62] и второй [63] каталоги яркихисточников.Джет источника искривлен на парсековом и килопарсековом масштабах[59]. Парсековый джет объекта направлен в сторону северо-запада (на 43 и 15ГГц), в то время как килопарсековый джет направлен на юг [56]. При VLBIнаблюдениях на частоте 15 ГГц в джете объекта были обнаружены движениясо скоростями 0.29—0.56 мсек/год [64], на частоте 22 ГГц были обнаруженынесколько компонент со скоростями около 0.22 мсек/год [65], на частоте 43ГГц кинематика джета изучена крайне плохо.3.2.

Анализ поляризации оптического излученияНа Рис. 3.2 показан набор кривых оптических фотометрических и поляриметрических данных, полученных нашей группой за 2008-2011 гг. Блазар демонстрирует значительную активность во время всего периода наших наблюдений,изменения блеска объекта в полосе R составляют более 2m , а рекордный уровеньполяризации превышает 40%. Даже на фоне такой значительной активностивспышка, которая началась в начале 2011 года, выглядит крайне впечатляющей. Вспышка была впервые зарегистрирована нашими наблюдателями, о чембыла отправлена астрономическая телеграмма [66].

Приведенный далее анализданной вспышки, а также ряда других вспышек описан в нашей статье [67].Увеличенный график данной вспышки представлен на Рис. 3.3.Начиная с конца февраля 2011 года наблюдалось вращение позиционно-57Рис. 3.2. Сверху вниз: гамма-кривая блеска, оптическая кривая блеска в полосе R; степеньоптической поляризации; позиционный угол оптической поляризации; кривая блеска VLBIядра на частоте 43 ГГц и кривая блеска от всего источника на 37 ГГц. Серые прямоугольникипоказывают время выброса сверхсветовых компонент.го угла оптической поляризации с амплитудойплавно со скоростью 330. Вращение происходило 13.3 в день в течение марта 2011 и прекратилось око-ло RJD 55643 (22 марта), вблизи максимума вспышки в полосе R.