Monitoring blazar variability to understand extragalactic jets
本文综述了利用耀变体多波段光变研究河外喷流物理与结构，涵盖互相关、长短时标机制、发射区大小、偏振及周期性等关键课题。
2024-12-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Degree-scale GeV "jets" from active and dead TeV blazars
我们发现，图像的TeV耀变体在GeV的能量带应该包含，随着点样源，度尺度的喷气式扩展。这些GeV的扩展是由TeV伽马射线与河外背景光相互作用引发的电磁级联以及级联电子/正电子在河外磁场（EGMF）中偏转的结果。利用蒙特卡罗模拟，我们研究了TeV耀变体的GeV波段模拟图像的度标度扩展的光谱和时间特性。我们表明，这种度尺度扩展的亮度分布可以用来推断在过去的1E7年，即在一个时间尺度相当于父活动星系核的寿命的主TeV伽马射线源的光变曲线。这意味着度尺度的喷流类GeV的排放不仅可以在已知的活跃TeV blazar附近检测到，而且可以从“TeV blazar残余物”中检测到，这些残余物的中央发动机在一千万年前关闭。由于GeV "喷流"的亮度分布取决于EGMF的强度和结构，它们的观测提供了关于EGMF的额外信息。
2012-04-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
On the Doppler boosting in the compact radio jet of the distant blazar J1026+2542 at z=5.3
根据其宽波段的光谱能量分布，特别是X射线光谱，射电响亮的活动星系核（AGN）SDSS J102623.61+254259.5（J1026+2542）最近被归类为耀变体。该源极高的红移z=5.3，使其成为迄今为止已知的最遥远、最明亮的射电活动星系核之一。从2006年获得的已发表的5 GHz甚长基线干涉测量（VLBI）成像数据来看，该源在质量尺度上具有典型的耀变体外观，突出的单侧喷流延伸至~20质量。我们估计了J1026+2542的亮温度，没有发现强有力的多普勒增强证据。喷射视角可能至少为~20度。通过多历元VLBI观测，可以在不久的将来可靠地确定喷流的体洛伦兹因子和视角。
2013-02-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
TeV blazar variability: the firehose instability?
最近观察到的分钟时间尺度变化的耀变体排放TeV的能量施加了严重的限制喷流模型和TeV的排放机制。我们专注于一个强大的射流不稳定性来解释这种变化。由于射流等离子体的大量流出，压力可能是各向异性的，在向前射流方向上的平行压力$P_{||}$超过垂直压力$P_{\perp}$。在这些情况下，射流容易受到消防水龙带不稳定性的影响，这可能导致大尺度射流结构的破坏，并导致观测到的辐射的变化。对于一个现实的参数范围内，我们发现，增长的消防水龙带不稳定性的时间尺度是$\approx$几分钟，在良好的协议与观察到的TeV变化的时间尺度Mrk 501（阿尔伯特等人，2007年）和PKS 2155-304（Aharonian等人，2007年）。
2012-03-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
The central pc-scale region in blazars: insights from multi-band observations
黑洞-吸积盘-相对论性喷流系统中的经验关系以及这些关系背后的物理过程仍然知之甚少，部分原因是它们在中心光年内靠近黑洞运行。甚长基线阵列（VLBA）提供了无与伦比的分辨率在15 GHz的观测射流组件在亚毫角秒尺度，对应于次pc尺度的本地耀变体。本文讨论了blazar喷流的内部结构、在blazar喷流最内部秒差距尺度区域的位置和辐射机制以及喷流激发的宽线区（BLR）在喷流下游流出的证据。流出的BLR可以提供必要的条件，沿喷流的基础和BLR之间的喷流和远远超出BLR的生产的高能量的发射证明了最近的观测。平谱类星体和低同步辐射峰值源是最有可能的外流BLR的宿主天体。从$γ$射线吸收的论点，我们提出，喷流激发区的流出BLR在类星体是小的和/或气体填充因子低，和流出BLR的方向和开口角可以导致相关的$γ$射线吸收功能观察类星体。
2014-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Jets, black holes and disks in blazars
费米和雨燕卫星，以及地面切伦科夫望远镜，极大地提高了我们对耀变体的认识，即平谱射电类星体和BL Lac天体，因为除了最强大的外，所有的耀变体都以伽马射线能量发射大部分电磁输出，而非常强大的耀变体主要发射光谱的硬X射线区域。通常，它们在不同的频率上表现出协调的变化，这表明在这些情况下，在喷流的单个区域中，相同的电子群在起作用。这一区域沿喷流的位置是一个有争议的问题。喷流功率与质量吸积率相关，喷流存在于所有的磁盘光度值，测量爱丁顿单位，采样到目前为止。最强大的耀变体显示出明显的证据，表明它们的盘状体发出辐射，这使得通过根据数据模拟盘状体光谱来寻找黑洞质量和吸积率的方法重新流行起来。由于耀变体是如此明亮，因此在很高的红移下也可以被探测到，因此是探索遥远宇宙的有用工具。一个有趣的研究方向是关于它们的黑洞在高红移时有多重。如果我们把相对论性喷流的存在与快速旋转的黑洞联系起来，那么我们天真地认为吸积效率比非旋转黑洞的要大。因此，在喷射系统中的黑洞质量应该以较慢的速度增长。反过来，这意味着，在高红移下，最重的黑洞应该在射电宁静类星体中。相反，我们有相反的证据，挑战我们关于黑洞如何成长的简单想法。
2013-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Connection between Gamma-Ray Variations and Disturbances in the Jets of Blazars
我们利用甚长基线阵列（VLBA）在43 GHz频率上对一个$γ$射线耀变体（33个源）进行了每月一次的总强度和偏振强度成像，成像分辨率为0.1毫角秒。从2008年夏天到2009年10月，费米大天区望远镜（LAT）探测到的高$γ$ -射线状态引发了天文电报：AO 0235+164，3C 273，3C 279，PKS 1510-089和3C 454.3。我们发现：（1）在43 GHz VLBI核中，$γ$射线耀斑发生在通量增加的过程中;（2）强的$γ$射线活动，由几个不同振幅和持续时间的耀斑组成（数周至数月），与内部喷流中的超光速结的传播同时发生，正如先前在BL Lac中发现的那样（Marscher等人，2008年）; 3）超光速结与43 GHz核心的重合比最强烈的$γ$射线耀斑早36 $\pm$ 24天。我们的研究结果强烈支持这样的想法，最戏剧性的$γ$射线爆发的耀变体起源于附近的毫米波核心的相对论性喷流。这些结果是初步的，应该通过未来的VLBA和费米监测进行测试。
2010-01-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Outburst of the Blazar S5 0716+71 in 2011 October: Shock in a Helical Jet
我们提出的光学（R波段）光度和偏振监测和甚长基线阵列（VLBA）成像的blazar S5 0716+714随着费米伽马射线数据在2011年10月的多波段爆发的结果。我们分析了总的和偏振强度图像的blazar与VLBA在43 GHz期间和爆发后获得。线偏振矢量以每晚>50度的速率单调旋转，与伽马射线和光通量的急剧最大值相吻合。与此同时，在不确定性中，一个新的超光速结出现了，其视速度约为21 c。一般的多频行为的爆发可以解释的框架内的冲击波传播沿螺旋路径的耀变体的喷流。
2013-03-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
"Blobs" in blazar jets
高度相对论性的电子被限制在以适度相对论性速度运动的斑点中的概念经常被引用来解释高能blazar观测。在这个模型中的重要参数，如块体洛伦兹因子（$Γ$），随机洛伦兹因子的电子（$γ$）和斑点的大小通常是观测约束，但它不清楚如何以及为什么高能电子被保持在一起作为一个斑点。在这里，我们提出了一些初步的想法的基础上的宇宙射线电子自约束的情况下，可能会导致一个连贯的图片。
2015-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Electron positron pairs in blazar jets and gamma-ray loud radio-galaxies
河外相对论喷流的物质含量是一个尚未解决的问题。对于纯粹的电子-正电子对喷流，存在着强有力的争论，但是电子-正电子对喷流的数量可能比与质子相关的电子多10-20倍。这影响了喷流动能的估计，通过将其减少相同的因子，以及通过粒子加速机制传递给轻子的总能量。我们在耀变体中看到的高能伽马射线发射的同一喷流区不能产生对，因为对所产生的对进行再处理会过度产生X射线通量。大量的电子对产生可能发生在仍在加速的喷流的内部区域，在那里体积洛伦兹因子很小。据发现，内部区域可以产生足够数量的对，以补充该区域的喷射，其中大部分的亮度被发射，但只有当伽玛射线的亮度的内部喷流是1 e44 erg/s以上，在~1 MeV。由于光束是适度的，这种发射可以在大视角下观察到，并在射电星系和波瓣主导类星体中检测到，对于红移z=0.1的源，其通量水平为1 e-12 - 1 e-11 erg/cm 2/s。
2012-05-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Canonical high power blazars
强大耀变体的喷流在喷流外部产生的辐射相对密集的区域内传播。这种辐射是理解耀变体高能发射起源的关键因素，从X射线到伽马射线能带。这些外部辐射场控制相对于同步加速器通量的逆康普顿辐射的量。因此，预测的光谱能量分布（SED）将取决于喷流耗散其部分能量以产生观测到的辐射的位置。我们详细调查如何SED的变化作为一个函数的喷射耗散区域的位置，通过假设，而“标准”（即“规范”）处方的吸积盘和它的X射线日冕，档案的射流磁场和外部辐射。“正则”喷流的磁能密度几乎从不支配发射电子的辐射冷却，因此逆康普顿通量几乎总是支配测辐射热输出。对于大质量的黑洞更是如此。在宽线区域之外发生的耗散特别有趣，因为它以一种简单的方式解释了最大的逆康普顿与同步加速器通量比，并伴随着极硬的X射线光谱。这也使得高功率的高红移耀变体成为研究光学到紫外宇宙背景的有用工具。
2009-05-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
From the Blazar Sequence to the Blazar Envelope: Revisiting the Relativistic Jet Dichotomy in Radio-loud AGN
我们重新审视了耀变体序列的概念，它将耀变体中的同步辐射峰值频率（νpeak）与同步辐射峰值光度（Lpeak，在νLν中）联系起来。我们提出的观测证据表明，耀变体序列是由同步加速器ν峰-L峰平面上的两个种群形成的，每个种群都形成了一个逐渐错位的耀变体包络的上边缘，并连接到相邻的射电星系群，这些星系群具有与视线成更大角度的喷流。当通过射流动能功率（Lkin;通过扩展无线电功率的缩放关系测量）进行分组时，我们发现无线电核心的主导地位随着同步加速器Lpeak的降低而降低，这表明信封中的源通常更加错位。我们在低动能（~ 10^42-10^44.5 erg/s）的喷流中发现了基于人口的速度梯度证据，对应于FR I射电星系和大多数BL Lac。这些低喷流功率的“弱喷流”源，被认为表现出辐射效率低下的吸积，区别于人口的非减速，低同步加速器峰值（LSP）耀变体和FR II射电星系（“强”喷流）被认为表现出辐射效率的吸积。两个人口的解释解释了明显的矛盾存在的高度核心为主，低功率耀变体在低和高同步峰值频率，并进一步暗示，大多数中间同步峰值（ISP）源之间的LSP和高同步峰值（HSP）源的内在喷流功率的中间，但更多的错位版本的HSP源具有类似的喷流功率。
2011-07-26 astro-ph.CO
Jet and accretion power in the most powerful Fermi blazars
在费米卫星探测到的耀变体中，我们选择了23个耀变体，它们在三个月的调查中平均伽马射线光度超过1 e48 erg/s。对于23个来源中的17个，我们发现并分析了雨燕卫星拍摄的X射线和光学紫外线数据。有了这些数据，实现档案和不同步的数据，我们构建的光谱能量分布，并解释他们与一个简单的单区，轻子，同步加速器和逆康普顿模型。在可能的情况下，我们还比较了单个源的不同高能态，如0528+134和3C 454.3，这些源有多组良好的多波长数据。在我们强大的耀变体中，高能辐射总是占主导地位的电磁输出，相对较低水平的同步辐射往往不能掩盖吸积盘辐射。这样我们就可以约束黑洞的质量和盘的光度。两者都很大（即质量等于或大于1 e9太阳质量，盘光度高于0.1爱丁顿）。通过对非热连续介质建模，我们推导出了射流以粒子和场的整体运动的形式携带的功率。平均而言，喷流功率被发现略大于磁盘光度，并成正比的质量吸积率。
2009-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the jet base of the blazar PKS1830-211 from the chromatic variability of its lensed images. Serendipitous ALMA observations of a strong gamma-ray flare
活动星系核喷流的发射机制在观测上受到很大的限制，因为这些物体距离很远，而且涉及的尺度很小（亚秒差距）。为了更好地约束理论模型，从靠近射流物理基础的区域获得信息尤其重要，在该区域发生等离子体加速。利用ALMA对z=2.5的blazar PKS 1830 -211进行了多历元、多频率连续观测，结果与Fermi-LAT报道的一次强$γ$射线耀斑相吻合。耀变体被一个z=0.89的前景星系所透镜化，两个明亮的致密核心图像相隔1”。我们的ALMA观测分别解决这两个图像（虽然不是他们的任何子结构），我们研究的变化，其相对通量比随时间（四个历元传播的时间延迟近三倍的两个透镜图像之间）和频率（350和1050 GHz之间，blazar的休息帧），在$γ$射线耀斑。特别是，我们检测到一个显着的频率依赖行为的通量比，这意味着存在的一个色结构的耀变体（即，核心移位效应）。我们排除了微透镜和毫透镜效应的可能性，并提出了一个简单的模型，而不是等离子体激元喷射在耀变体的喷流来解释的时间和频率的变化的流量比。我们认为，PKS 1830 -211可能是最好的来源之一，以探测在亚毫米波长的耀变体喷流的基础上的活动，由于该系统的特殊几何形状。在前景z=0.89星系的吸收研究中核心位移的含义（例如，基本常数的宇宙学变化的约束）进行了讨论。
2013-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Where are the Cascades from Blazar Jets? An Emerging Tension in the $γ$-ray sky
耀变体是最强大的加速器之一，预计将产生明亮的TeV $γ$射线通量。然而，TeV的$γ$射线在到达地球之前会因与星系际辐射的相互作用而衰减。这些相互作用产生级联，将TeV能量转移到GeV波段，为明亮光源周围的扩展晕和各向同性$γ$射线背景（IGRB）提供动力。使用保守的耀变体模型和最近的IGRB测量，我们排除了耀变体有效地将其多TeV能量转移到GeV $γ$射线中的情况。三种可能的解决方案包括：（1）明亮的耀变体上的强光谱削减，这与当地耀变体数据越来越紧张，（2）集体等离子体效应，可以防止耀变体级联的发展，其有效性是有争议的，（3）增加$γ$射线不透明度的轴子样粒子。
2023-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Synchrotron and inverse-Compton emission from blazar jets I: a uniform conical jet model
在研究耀变体喷流从射电到高能γ射线辐射的系列论文中，我们首先回顾了喷流具有均匀锥形弹道结构的模型。我们认为，通过使用这些模型的简单的发展，在新的多频数据扩展到伽马射线能量的背景下，有价值的见解可能会获得完全现实的模型最终必须具有的属性。在本文中，我们认为同步加速器和同步自康普顿发射的喷流，模拟最近同时多波长观测的BL Lac。这是第一次使用锥形喷流模型同时为耀变体安装这些组件。在该模型中，我们演变的电子人口动态沿射流考虑到同步和逆康普顿损失。反康普顿发射计算使用克莱因-西名截面和相对论变换到喷流框架，我们明确地显示了种子光子的人口。我们整合同步加速器不透明度沿视线通过射流等离子体，考虑到发射和不透明度的每个部分的射流。与以前的无线电发射的研究，我们发现，一个锥形喷流模型，保存磁能产生的特点blazar平坦的无线电频谱，但是，我们不需要任何微调的模型来实现这一点。特别值得注意的是，在我们对BL Lac的模型拟合中-在~10^37W是一个相对较低的喷流功率源-我们发现不需要喷流内的显著再加速来解释观察到的光谱。
2012-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The connection between optical and VHE gamma-ray high states in the blazar jets
MAGIC自其科学运作开始以来一直在执行光学触发的机会目标观测。耀斑警报来源于Tuorla blazar监测计划，该计划于2002年开始对候选TeV blazar进行光学监测，目前已收集了30颗blazar长达6年的数据。这些机会目标观测导致了三个新的VHE伽马射线发射耀变体（Mrk 180，1ES 1011 +496和S50716+714）的发现，此外，BLLac和3C279的发现是在高光学状态下进行的。在这次演讲中，我们提出了一个详细的分析，然后比较的光学光变曲线的魔术观测相同的来源。我们的目标是回答这样一个问题：“在耀变体中，光学和VHE伽马射线高态之间是否存在联系，或者我们只是幸运？”"
2009-07-03 astro-ph.CO
Investigating the origin of X-ray jets: A case study of four hybrid morphology MOJAVE blazars
我们已经进行了钱德拉，HST，和VLA观测的四个MOJAVE耀变体，以前被归类为“混合”（FR I/II）耀变体的无线电形态，但不是总的无线电功率。本研究的动机是确定射流中的X射线发射机制，这些在FR I和FR II射流中是不同的。我们在两个耀变体PKS 0215+015和TXS 0730+504中探测到了具有足够信噪比的X射线喷流发射。我们进行了光谱能量分布（SED）模拟的宽带发射从这些来源的喷流区域，并发现，一个单一的同步辐射模型被排除，由于从HST光学和IR数据获得的深上限。尽管IC-CMB模型需要极端的喷流参数，但该模型可以再现两个源中的X射线喷流发射。我们的两个源具有FR II一样的无线电功率和我们的结果是一致的，与以前的研究表明，无线电功率比FR形态在确定X射线射流的发射机制更重要。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Graviton-photon conversion in blazar jets as a probe of high-frequency gravitational waves
研究耀变体喷流中引力子-光子转换，利用Mrk 501三种模型计算转换率并约束随机引力波，在10^8至10^15 Hz频段获得更严格限制。
2025-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Rapid Variability of Gamma-ray Emission from Sites near the 43 GHz Cores of Blazar Jets
综合的VLBI和多波段监测表明，一个单一的超光速结可以在不同的位置引起多个伽马射线耀斑。然而，当一个给定的耀斑（可能是观测到的大多数耀斑）从观测中推断出位于43 GHz核心附近时，通常非常快速的变化时间尺度对理论模型是一个挑战，距离中央引擎秒差距。以BL Lac天体AO 0235+164为例，给出了一些相关的观测结果.我们提出了一个湍流细胞模型，导致发射区的频率依赖的填充因子。该模型的这一特点可以为解决blazar辐射的时间尺度难题和其他特征提供一个解决方案。
2010-05-30 astro-ph.CO
Diffuse Neutrino Intensity from the Inner Jets of Active Galactic Nuclei: Impacts of External Photon Fields and the Blazar Sequence
我们研究了射电噪活动星系核（AGN）内部喷流中的高能中微子产生，考虑了外部光子场和耀变体序列的影响。我们发现，由此产生的扩散中微子强度主要由类星体托管耀变体，特别是，平谱射电类星体，PeV-EeV中微子生产由于光强子与宽线和尘埃辐射的相互作用是不可避免的，如果AGN内喷流是超高能宇宙射线（UHECR）源。它们的中微子光谱在PeV能量附近具有截止特征，因为目标光子是由于Ly $α$发射。由于尘埃环提供的红外光子，能量高于PeV的中微子光谱很难与冰立方的数据相一致，除非质子光谱指数比2.5更陡，或者质子的最大能量是$\lesssim100$ PeV。因此，简单模型难以解释IceCube数据。如果耀变体的累积中微子强度超过$\sim{10}^{-8}~{\rm GeV}~{\rm cm}^{-2}~{\rm s}^{-1}~{\rm sr}^{-1}$，那么它们的局部宇宙射线能量产生率将是局部UHECR发射率的$\sim10-100$倍，但与平均伽马射线耀变体发射率相当。有趣的是，未来的探测器，如Askaryan射电阵列，即使在更保守的情况下也可以探测到$\sim0.1-1$ EeV中微子，这使我们能够间接地测试UHECR产生于内部喷流的假设。我们发现射电噪活动星系核的散射中微子强度主要由γ射线光度为$\gtrsim10^{48}~{\rm erg}~{\rm s}^{-1}$的耀变体控…
2014-06-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Physical parameters of a relativistic jet at very high redshift: the case of the blazar J1430+4204
上下文高红移（z = 4.72）的耀变体J1430+4204在2005年产生了一次主要的射电爆发。这种爆发通常与内部射电喷流中新成分的出现有关。目标。我们在毫角秒角尺度上寻找射电结构的可能变化，以确定从该源中心喷出的相对论性喷流的物理参数。方法.我们分析了15 GHz的无线电干涉图像与甚长基线阵列（VLBA）之前和之后的爆发高峰。结果在569天的时间里，我们没有发现任何重要的新喷气机部件。我们估计多普勒因子，洛伦兹因子，并使用三种不同的方法的一个假定的射流组件的视横向速度。可能的小喷流角度的视线和我们的值的表观横向速度是一致的，没有检测到一个新的喷流功能。
2010-06-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
