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blazar天体 3c 345的光变周期分析

1.引言

活动星系核(AGN)是现代天体物理学中最活跃的领域之一,活动星系核的起源、结构及演化是研究星系,乃至宇宙起源和演化的关键所在。Blazar是活动星系核(AGN)的一个子类,通常可分为平谱射电类星体(FSRQ)和BL Lac天体两大类。Blazar通常具有高光度、高偏振、快速光变以及非辐射谱等特征,而且几乎都具有视超光速运动。光变的研究是探索活动星系核中心区域物理本质的有效途径之一。经过多年观测,已积累了大量活动星系核的观测数据,光变按时标的长短可分为短时标光变、中等时标光变和长周期光变,由于研究历史不长,观测资料也少,对长时标光变的研究相对还很不充分,一些天体的光变曲线表现出一定的周期性copyright paper51.com

3C 345是一个典型的类星体,观测到其具有视超光速运动,有许多Blazar共有的性质,如快速光变,大而快的偏振以及射电平谱等。很多人对类星体3C 345的光变周期作了大量的分析研究,Kinman等人得出的结果是它有80至321分钟的短爆发周期,Barbieri等人得出的结果是它有800天或1600天的光变周期,Webb等热人得出的结果是它有11.4年(a)的光变周期。随着近年来的观测数据的积累,结果表明许多报道是错误的。而相对可靠的光变周期是11.4(a)。98年中科院云南天文台的张雄和谢光中等人用Jurkevich方法获得了10.10.8(a)的光变周期,获得的结果与Webb等发现的11.4(a)周期的结果基本符合。 http://www.paper51.com

综上所述,不同的人用不同的方法、不同来源的收集数据,得出的结果也不一样。本文在收集了大量数据基础上,应用结构函数(SF)方法方法对3C345在B波段光变曲线的周期性进行分析。

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2. 用结构函数(SF)方法对3C 345在B波段的光变周期进行研究 copyright paper51.com

2.1 结构函数法(SF)介绍 内容来自www.paper51.com

在天体物理中结构函数的运用是很广泛的,在研究光变的过程中运用结构函数是一种很常见的方法,因为这种方法没有传统傅立叶分析技术的窗口、频谱混迭问题,并且结构函数能给出产生光变过程的本质信息。结构函数被研究者运用于射电变化和星际折射闪烁,活动星系核的内禀光变,电源光变特征分析和射电源闪烁

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1985年Simonetti等人给出结构函数的普通定义,一级结构函数定义为为t时的测量值,为延时。延时的斜率可以根据求出。一稳态随机过程结构函数与过程变化的平方有关,即与的变化有关,稳态随机过程的自相关函数与结构函数的关系用公式可表示为:

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figure2.1—the “ideal” structure function copyright paper51.com

上图显示了简单结构函数的典型测量过程。长延时与最长相关时标,稳定幅度是变化浮动的2倍,对于短延时,稳定幅度是测量噪音变化的2倍,这个结果是因为稳定幅度与时标不相关引起的。在这些区域,曲线的整体斜率取决于噪声的内部本质变化。这也是结构函数的一种表达形式。

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1985年Simonetti 等人又给出了结构函数的另一种表达形式。一有限的测量序列,对于任意延迟的第一级结构函数估计为:

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其中:为数据点的记数个数,对第个测量值,如果存在测量值权重因子,否则,依次类推。二级结构函数定义为:            内容来自论文无忧网 www.paper51.com

其中:。令,其中为真值,的测量误差。

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2.2 3C345在B波段上的光变曲线

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本文从文献中收集了类星体3C 345在B波段的观测数据,数据的时间跨度是从1965年到1992年共27年的时间,光变曲线如图2.2所示:

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图2.2. 3C 345在B波段的光变曲线

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从以上的光变曲线图中我们可以看出,类星体3C 345在B波段的光学变化是比较激烈的,它在B波段的光变范围约为3.0mag.1970年达到爆发时的最亮值14.91mag,还有几个相应的最亮值14.98(1967年)、14.99(1971)、15.15(1982)、15.78(1992)出现过几次小爆发。到1990年达到历史上的最暗点18.66mag。不过仅仅从光变曲线中我们不能确定周期的变化情况,要通过必要的计算和统计我们才发现是否存在周期性的光变规律。下面用结构函数法对类星体3C 345的光变周期规律进行分析和讨论。

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2.3周期分析的结果

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利用结构函数法对3C345在B波段的光变周期存在的可能值进行计算分析,结果分析如图2.3所示, paper51.com

从图中我们可以看出,在5.32(a)和10.75(a)具有峰值存在, 我们同时也注意到两个周期之间存在天文学倍频关系,这说明3C345在B波段可能存在的周期为5.32(a)和10.75(a)。这一结果与98年中科院云南天文台的张雄和谢光中等人用Jurkevich方法获得了10.10.8(a)的光变周期、Webb等发现的11.4(a)周期的结果基本符合。 paper51.com

通过用SF方法对3C 345在B波段的光变周期进行分析,所得的结果与前人做的结果是一致的,这说明确实有真正的周期存在于B波段的光变中。 内容来自www.paper51.com

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图2.3. 3C 345的SF分析结果 内容来自www.paper51.com

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