天文学家研究blazar Markarian 501的宽带可变性

 
Blazar Markarian 501的Sloan Digital Sky Survey图像。信用：Sloan Digital Sky Survey。一个国际天文学家团队研究了在高X射线活动期间伽玛射线Blazar Markarian 501的宽带发射变化。这项研究于1月21日在arXiv预印本服务器上发布，可以使人们更好地理解blazar的排放机制。
Blazars是非常紧凑的类星体，与活跃的巨型椭圆星系中心的超大质量黑洞有关。它们属于较大的活跃星系群，拥有活跃的银河核(AGN)，其特征是相对论射流几乎完全指向地球。根据天体的光发射特性，天文学家将天体分为两类：具有显着和宽广的光发射谱线的平谱无线电类星体(FSRQ)，而没有天体的BL Lacertae天体(BL Lacs)。
Markarian 501(或简称为Mrk 501)位于约4.56亿光年远的地方，是著名的伽马射线天体。它属于BL Lacertae天体，其光谱主要由射流的非热连续性决定。
1996年使用Whipple天文台对Mrk 501进行的观测表明，它发射出非常高能量(VHE)的伽玛射线(超过100 GeV)。到目前为止，即使在低发射期，它也是目前可用的望远镜在相对较短的时间内可检测到的少数VHE对象之一。这使Mrk 501成为长期多波长监测的理想目标。
因此，由西班牙拉古纳大学的Josefa Becerra Gonzalez领导的一组天文学家进行了广泛的多仪器观测运动，以表征和研究Mrk 501宽带发射的时间演变，重点是2014年7月， X射线活性很高。为此，他们使用了各种太空望远镜和地面天文台，包括主要大气伽玛成像切伦科夫望远镜(MAGIC)，第一架G-APD切伦科夫望远镜(FACT)，费米伽玛射线太空望远镜和尼尔·盖勒斯·斯威夫特伽玛射线爆天文台。
“我们提供了观测和理论结果，这些结果是从2014年7月的两周时间内从Mrk 501收集的多仪器数据得出的，当时X射线活动是Neil Gehrels Swift Gamma手术14年以来的最高水平，射线爆天文台”，天文学家在论文中写道。
通常，Mrk 501的VHE辐射在2014年7月的X射线爆发期间被发现升高，伽马射线通量高于0.15 TeV。在这两周的时间内，发现无线电，光学和GeV波段的通量变化很小，但在X射线波段上相当大，在VHE波段上尤其明显(VHE的变化被确定为是X射线变异性的两倍)。
已对爆发期间宽带频谱能量分布(SED)的时间演变进行了详细研究。结果表明，利用单区同步加速器自康普顿(SSC)模型可以很好地描述X射线和伽马射线能带的日演化，该模型具有电子能分布(EED)的断裂能的变化以及对EED的磁场强度和频谱形状进行一些调整。
考虑到这些结果，天文学家得出的结论是，所研究的blazar宽带发射的变化可能是由于射流模型激波中电子的加速和冷却变化所致。
此外，在MAGIC望远镜的VHE伽马射线光谱中，发现了一个狭窄的特征，约为3.0 TeV。该论文的作者提出了一些可以解释此功能本质的方案，但是还需要进一步研究以确认哪一个最合理。
“我们研究了三种可以重现此结果的理论场景：a)由于随机加速而在电子能量分布中堆积; b)具有两个SSC发射区域(相关或不相关)的结构化射流，其中一个区域由极窄的区域主导电子能量分布;以及c)通过IC [逆康普顿]对级联产生的发射，除了在Mrk 501的射流中从更常规的区域发出的SSC发射以外，还由在磁层真空隙中加速的电子诱发。总结。