научная статья по теме БЫСТРАЯ ПЕРЕМЕННОСТЬ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА БЛАЗАРА J0721 7120 (S5 0716 714) В РАДИОДИАПАЗОНЕ В 2010 Г Астрономия

Текст научной статьи на тему «БЫСТРАЯ ПЕРЕМЕННОСТЬ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА БЛАЗАРА J0721 7120 (S5 0716 714) В РАДИОДИАПАЗОНЕ В 2010 Г»

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2011, том 88, № 12, с. 1188-1196

УДК 524.7-77

БЫСТРАЯ ПЕРЕМЕННОСТЬ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА БЛАЗАРА J0721 +7120 ^5 0716+714) В РАДИОДИАПАЗОНЕ В 2010 г.

© 2011 г. А. Г. Горшков1*, А. В. Ипатов2, В. К. Конникова1, A. Лахтенмяки3, В. В. Мардышкин2, М. Г. Мингалиев4, Е. Ниеппола3, Дж. Тамми3, А. М. Финкельштейн2, М. А. Харинов2

1Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия 2Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН,

С.-Петербург, Россия

3Радиообсерватория Метсахови Университета Аалто, Аалто, Финляндия 4Учреждение Российской академии наук Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз Карачаево-Черкесской Республики, Россия Поступила в редакцию 04.02.2011 г.; принята в печать 11.04.2011 г.

Представлены результаты исследования переменности блазара .10721+7120, полученные при проведении с 05.03.2010 по 30.04 2010 ежедневных наблюдений на РАТАН-600 на 5 частотах в диапазоне от 2.3 до 21.7 ГГц. В этот же период на частоте 37 ГГц в Радиоастрономической обсерватории Метсахови Хельсинкского технологического университета (Финляндия) на 14-м радиотелескопе проведено 13 сеансов наблюдений. На радиотелескопе РТ-32 обсерватории "Зеленчукская" комплекса "Квазар-КВО" Института прикладной астрономии РАН с 19.03.2010 по 20.10.2010 проведено 16 суточных сеансов на длине волны 6.2 см и 5 сеансов на длине волны 3.5 см. Во время наблюдений обнаружена мощная вспышка с характерным временем примерно 20 дней, полученным из анализа кривых блеска, структурных и автокорреляционных функций. Определен спектр вспышки. На радиотелескопе РТ-32 на длине волны 6.2 см в 5 сеансах обнаружена внутрисуточная переменность с характерными временами 8—16 ч, в 4 сеансах обнаружены тренды на масштабах больше суток. На длине волны 3.5 см в трех сеансах обнаружена внутрисуточная переменность с характерными временами примерно 5 ч.

1. ВВЕДЕНИЕ

Радиоисточник J0721+7120 принадлежит к яркой (S5 ггц > 1 Ян) подвыборке источников с плоскими спектрами (а > —0.5, Sv ~ Va) каталога S5 [1]. J0721+7120 отождествлен с ярким оптическим объектом (12т) с континуальным спектром, поэтому его красное смещение непосредственно не удалось измерить. В [2] сообщается об обнаружении родительской галактики, красное смещение которой оценено как z = 0.31.

Поскольку в оптическом спектре доминирует нетепловая компонента, то естественно предположить, что спектр сформирован излучением джета, ориентированного практически вдоль луча зрения. Исходя из временнЫх задержек в развитии вспышек в [3] получена величина лоренц-фактора y = = 45—50 и в и 1/y2 = 1o—1.5o.

Такая ориентация джета и приводит к тому, что относительная амплитуда переменности этого объ-

E-mail: algor@sai.msu.ru

екта — одна из самых больших среди всего класса активных ядер галактик (АЯГ), и она обнаруживается во всех диапазонах — от радио до гамма. Обзор характеристик переменности со ссылками на первоисточники приведен в нашей работе [4]. Обращает на себя внимание удивительная близость характеристик переменности во всех диапазонах, что свидетельствует о едином механизме излучения.

Присутствие внутрисуточной переменности (ГОУ) предполагает, что во вспышках яркостные температуры значительно превышают комптонов-ский предел. Коррелированность ГОУ на временны х масштабах в несколько суток в оптическом и радиодиапазоне [5] и спектр этой перемен-ности [6] указывают на внутреннюю причину возникновения ГОУ, при этом требуется значение допплер-фактора 6 ~ 20 [6]. На внутрисуточных временных шкалах необходимы аномально большие значения допплер-фактора, поэтому необходимо допускать и существование внешних причин возникновения ГОУ.

Целью наших исследований было изучение переменности Л0721 +7120 в широком диапазоне частот от 37 до 2.3 ГГц на временных масштабах от нескольких часов до десятков дней. Для этого были проведены в течение 57 дней ежедневные наблюдения на радиотелескопе РАТАН-600,13 сеансов наблюдений в обсерватории Метсахови на частоте 37 ГГц и 21 суточный сеанс наблюдений на телескопе ИПА РАН на длинах волн 3.5 и 6.2 см.

2. НАБЛЮДЕНИЯ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

2.1. РАТАН-600

Наблюдения радиоисточника Л0721+7120 проводились ежедневно на Южном секторе РАТАН-600 в нижней кульминации с 5 марта по 30 апреля 2010 г. одновременно на частотах 2.3,4.85, 7.7, 11.1 и 21.7 ГГц. Для обработки наблюдений использовался пакет программ, позволяющий получать как плотность потока индивидуального наблюдения источника, так и среднюю плотность потока за любой интервал внутри цикла наблюдений. В основу обработки положена оптимальная фильтрация исходных данных, подробно методика описана в [7, 8].

В качестве источника сравнения использовался источник Л0701+6951 со степенным спектром, для него приняты плотности потока 1175, 628, 426, 314 и 180 мЯн на частотах 2.3, 4.85, 7.7, 11.1 и 21.7 ГГц соответственно.

2.2. РТ-32

Наблюдения по исследованию внутрисуточной переменности Л0721+7120 были выполнены на длине волны 3.5 и 6.2 см на радиотелескопе РТ-32 обсерватории "Зеленчукская" комплекса "Квазар-КВО" Института прикладной астрономии РАН (ИПА РАН).

Наблюдения проводились в режиме "плавного" сканирования по углу места [9], в процессе которого антенна сопровождает источник по азимуту и производит сканирование по углу места. Для накопления цикл повторяется необходимое количество раз, в дальнейшем N циклов накопления опорного или исследуемого источника называются сеансом. С 19 марта по 20 сентября был проведен 21 успешный суточный сеанс.

Опорный источник выбран тем же, что и при наблюдениях на РАТАН-600.

Подробно методика наблюдений и обработки приведена в [10].

2.3. РТ-14

За интересующий нас интервал времени в Радиообсерватории Метсахови Хельсинкского технологического университета (Финляндия) было проведено 13 неравномерно разделенных по времени наблюдений Л0721+7120 на частоте 37 ГГц. Использовалась стандартная методика наблюдений "О^О№', когда фиксировались антенные температуры при установке радиотелескопа попеременно на одну и другую диаграммы направленности. Значения антенных температур, исправленные за поглощение излучения в атмосфере Земли, пересчитывались в плотности потока по данным наблюдений калибровочного источника с учетом зависимости эффективной площади радиотелескопа от угла места наблюдения.

3. ПОИСК ПЕРЕМЕННОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ

Поиск и исследование параметров переменности на масштабах от нескольких дней до нескольких недель из полученных рядов наблюдений проводилось в несколько этапов.

Вначале проводилась фильтрация измеренных плотностей потоков, испорченных всякого рода помехами (погодными условиями или техногенными помехами), с использованием критерия Фишера. Считалось, что все записи должны принадлежать одной генеральной совокупности, поэтому находилось максимальное количество записей, удовлетворяющее критерию Фишера с 1%-уровнем значимости. При дальнейшем анализе использовались только плотности потока, отобранные по критерию Фишера во всем цикле измерений.

Затем была убрана долговременная переменность с характерными временами больше, чем длительность наблюдений. Эта переменность проявляется в виде трендов различного характера, которые аппроксимировались полиномом второй степени и устранялись из исходных записей.

На всех наблюдаемых частотах определялся средний поток источника в течение всего цикла наблюдений или выделенного временно)го интервала.

Затем рассчитывалось значение нормированной величины х2 для цикла (или части цикла) наблюдений для числа степеней свободы п — 1, где п — число наблюдений в течение рассматриваемого интервала:

X2 = (п — 1)-1ЩБг — (Б ))/АБг)2,

где Бг и АБг — соответственно средняя плотность потока и ее ошибка в г-том наблюдении рассматриваемого временного интервала, (Б) — средняя плотность потока в рассматриваемом интервале.

05.03.2010 25.03.2010 14.04.2010

5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500

4500 4000 3500 3000 2500

3000 2800 M 2600 1 2400

И

^ 2300 о

S 2100

о

Е 1900 1700 1500

1700 1600 1500 1400 1300 1200

1300 1200 1100 1000 900 800

т-г

37 ГГц

}

_1_Ï_1_

21.7 ГГц

i

iiï* I

• i

r- j_L_

1 ,

J_I_I_L-

11.1 ГГц

ïïiilJ!_—

.. ii

_i_i_i_Lii_

7.7 ГГц

if h2 f[ m ¥

ïïïï

J_I_I_L.

i

n

4.85 ГГц

VvAt

1 w

I I

J_I_I_:_L-

2.3 ГГц

55250 55260 55270 55280 55290 55 300 55310 MJD

Рис. 1. Кривые блеска радиоисточника J0721+7120 на 6 частотах по данным РАТАН-600 и Метсахови.

где

а2г = ЕП=1(Бг — (Б))2/(п — 1) - дисперсия процесса, = 01(1)/2 — дисперсия шумовой составляющей, ^1(1) — значение SF при сдвиге на одну точку.

Величину переменной составляющей мы характеризуем индексом модуляции, который определяется как т = 100сттг / (Б).

По виду SF определялись характерные времена переменности. Выше уровня аппаратурных шумов SF растет по степенному закону, пока не достигает уровня насыщения. Пересечение степенной части с уровнем насыщения и дает характерное время тsf.

Более точно характерные времена переменности тacf определяются по первому минимуму АСЕ При таком определении для периодических (циклических) изменений плотности потока та^ составляет половину периода (цикла).

Мы рассчитали и кросс-корреляционные функции между частотными каналами, на которых обнаружена переменность. Методика определения характерного времени та^, тс^ и временной задержки между частотными каналами приведена в [4].

Методика определения параметров внутрису-точной переменности описана в [10]. При исследовании ГОУ переменность считалась обнаруженной, если величина х2 превышала значение для уровня значимости 0.1%. Ужесточение требований к уровню значимости при наблюдениях на антенне ИПА РАН связано с большим числом параметров, которые нужно учитывать при определении плотности потоков в каждом цикле наблюдений. Поскольку не для всех циклов наблюдений ГОУ удается построить SF, то плотность потока переменной составляющей в данном цикле наблюдений определялась в соответствии со следующей заимствованной из [ 11 ] формулой:

Бvar = [(п — 1)(х2 — 1)/ХАБГ2]0'5.

3 2200

Переменн

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»