Repeated patterns of gamma-ray flares suggest structured jets of blazars as likely neutrino sources
本文用Bayesian Blocks与模糊搜索分析100个最亮耀变体的Fermi-LAT光变曲线，发现10个源的27次重复耀发，并将其归因于spine-sheath结构化喷流，IceCube径迹事件在2.8σ水平支持其高能中微子起源。
2023-09-24 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
Relativistic Jets of Blazars
活动星系核的相对论喷流已经存在了100年。喷流指向我们视线附近的耀变体是宇宙中变化最大和最极端的天体之一，它们的辐射从无线电到极高能量的伽马射线。在这篇综述中，我们从观测的角度讨论了耀变体的相对论性喷流，主要目的是讨论如何利用观测来约束理论模型。我们涵盖了一系列的主题，从多波长观测到成像的射流，特别强调目前在该领域的开放问题。
2020-08-15 astro-ph.HE
Intrinsic brightness temperatures of blazar jets at 15 GHz
我们发展了一种新的贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗方法，将耀变体的光变曲线反卷积为单个耀斑，包括适当的拟合误差估计。我们使用该方法来拟合OVRO 40-m blazar监测计划中获得的15，GHz光变曲线，该计划自2008年以来一直在监测大量活动星系核，以支持费米伽马射线太空望远镜任务。从拟合模型得到的时间尺度被用来计算源的变率亮度温度。此外，我们已经计算了亮度温度的样本，这些对象使用甚长基线阵列数据从MOJAVE调查。结合这两个数据集，使我们能够研究这些耀变体在15 GHz的固有亮度温度分布。我们的初步结果表明，14个源的平均本征亮温接近于$\sim 10^{11}$ K的均分亮温。
2013-09-20 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
Powers and Magnetization of Blazar Jets
在这项工作中，我审查的观测约束施加在类星体喷流的能量和磁化，在理论预期的背景下。讨论的重点是关于射流产生效率，物质含量和粒子加速的问题。我表明，如果电子-正电子对质子的比例是$15$的顺序，因为需要实现协议之间的喷流功率计算使用耀变体光谱拟合和计算使用射电瓣量热法，耀变体喷流的磁化平谱射电类星体（FSRQ）必须是显着的。这一结果有利于粒子加速的重联机制，并解释了经常观察到的耀变体光谱的大康普顿优势，而不需要假设非常低的喷流磁化。
2016-09-13 astro-ph.HE
Synchrotron and inverse-Compton emission from blazar jets - IV. BL Lac type blazars and the physical basis for the blazar sequence
在本文中，我们调查的样本的6 BL Lac的光谱拟合使用我们的非均匀射流模型与加速，磁主导，抛物线基地，过渡到一个缓慢减速的锥形射流的几何形状的基础上的观测M87的属性。我们的模型是能够很好地适应所有的BL Lac，包括无线电观测的同时多波长光谱。我们发现BL Lac的喷流功率和体积洛伦兹因子比论文III中研究的康普顿主导的耀变体样本低，这与耀变体序列一致。令人兴奋的是，我们发现的半径之间的相关性，在射流第一次进入均分和射流功率，与我们的预测从纸II。我们解释这一结果作为两个物理场景之一：一个普遍的喷流几何尺度线性与黑洞质量或二分法之间的平谱射电类星体（FSRQs）和BL湖爱丁顿吸积率。如果我们假设所有耀变体的喷流几何形状与黑洞质量成线性比例，那么我们就会发现一个合理的质量范围（10^7-10^10太阳质量）。我们发现Markarian 421的静态伽马射线谱最适合外部CMB光子的散射。我们无法使用同步加速器自康普顿发射来拟合光谱，这是因为即使使用具有非常大的体积洛伦兹因子（50）的紧凑、快速减速的喷流，通过对产生的强烈伽马射线吸收，正如最近提出的那样。最后，我们拟合了Padovani等人2012年最近发现的四个高功率HSP BL Lac的SED。我们发现，它们的高峰值频率发射是由高的最大电子能量，而其馀的射流特性是典型的相对高功率BL Lac和我们的预测一致。
2013-10-01 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
A Model of Polarisation Rotations in Blazars from Kink Instabilities in Relativistic Jets
本文提出一个简单的耀变体光学薄喷流偏振旋转模型。该模型是基于螺旋（扭结）模式的电流驱动的不稳定性的发展。一个可能的解释，建议在耀变体的偏振旋转和光学/伽马射线耀斑之间的观测连接，如果电流驱动的模式触发的长期增加的总喷流功率。证明了固有去极化在限制相干偏振旋转振幅中的重要性。因此，偏振旋转幅度是非常敏感的视角，这似乎是不一致的观测估计的视角耀变体显示偏振旋转。总的来说，用电流驱动的扭结模式来解释耀变体中的大振幅偏振旋转存在严重的障碍。
2017-11-02 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
Toy model for the acceleration of blazar jets
内容：从理论和观测的角度来理解天体物理喷流的加速机制一直是一项繁琐的工作。尽管近年来取得了一些突破，但在各方面，我们仍然缺少一个全面的天体物理喷流加速模型。目的：在这项工作中，我们试图构建一个简单的玩具模型，可以解释几个观测和理论结果，并允许我们探测blazar喷流的不同方面，通常无法观测。研究方法：我们使用玩具模型和文献中的洛伦兹因子估计来约束blazar的黑洞自旋和外压梯度分布。结果如下：结果表明：（1）该模型能再现由观测独立推断的M87喷流的速度、自旋和外压梯度，（2）耀变体中存在高自旋的黑洞，其中99%的BL Lac天体和80%的平谱射电类星体的自旋a>0.6;（3）BL Lac天体与平谱射电类星体的二分法可能与它们各自的吸积速率有关。利用该模型计算了75颗blazar星的自转和外压梯度。
2018-05-14 astro-ph.HE
Blazar jets launched with similar energy per baryon, independently of their power
最极端的活动星系核是射电活跃的星系核，其相对论性喷流在我们视线附近传播。这些天体首先根据其发射线特征分为平谱射电类星体（FSRQs）和BL Lacertae天体（BL Lacs）。最近，观测揭示了这些物体之间的一种趋势，称为\emph{blazar sequence}，以及观测到的功率和同步加速器峰值频率之间的反相关性。在目前的工作中，我们提出了一个相当简单的想法，可以解释整个blazar人口：所有的喷流都是以类似的能量发射的，每个重子，独立于它们的功率。在FSRQs的情况下，最强大的喷流，设法加速到高体积洛伦兹因子，正如在无线电中观察到的那样。因此，它们在发射区具有相当适度的磁化，导致磁重联注入陡峭的粒子能量分布，从而在$γ$射线中形成陡峭的发射光谱。对于较弱的喷流，即BL Lac，相反的情况成立;即，喷流不能获得非常高的体洛伦兹因子，导致更多的磁能可用于非热粒子加速，以及在频率$\gtrsim$ GeV处的更硬的发射光谱。在这种情况下，我们恢复所有可观察到的性质的耀变体与我们的模拟，包括\emph{blazar sequence}模型与轻度重子加载（$50 \lesssim μ\lesssim 80$）。因此，这种解释的耀变体人口，严格约束的能量每重子耀变体喷流，无论其吸积率。
2021-01-06 astro-ph.HE
Blazar jets as possible sources of ultra-high energy photons: a short review
在这项工作中，我提出了一个定性的讨论在耀变体中产生超高光子的前景。这些源是活动星系核的一个子类，它拥有超大质量黑洞，并向星系际介质发射相对论性喷流。kpc尺度的喷流被认为是由坡印廷通量主导的，并且构成了最有效的宇宙粒子加速器之一，其潜在地能够将粒子加速到EeV能量。最近IceCube探测到的天体物理中微子发射与Tev blazar TXS 0506 + 056的增强γ射线一致，进一步支持了blazar发射的强子模型，其中粒子加速过程，如相对论冲击，磁重联和相对论湍流可以激发强子，例如。G.质子，高达相当于数十亿洛伦兹因子的能量。随后的光-介子过程可能会产生伴随着中微子流的伽马射线。此外，耀变体是观测到的TeV辐射的主要来源，这一事实鼓励我们寻找加速场景的签名，这将导致超高能光子的产生。
2022-09-27 astro-ph.HE
The jets-accretion relation, mass-luminosity relation in Fermi blazars
我们收集了111个具有射电核光度、宽线光度、辐射光度和黑洞质量的费米耀变体样本，并给出了射电核光度和宽线光度之间的显著相关性，支持了吸积过程与相对论喷流之间的密切联系。分析揭示了$\rm{LogL_{BLR}\sim(0.81\pm0.06)LogL_{R}^{C}}$的关系，该关系与理论预言的系数一致，支持了耀变体喷流是通过吸积盘提供的磁场从快速旋转的Kerr黑洞中提取能量而产生的。通过研究内禀热光度与黑洞质量之间的关系，发现支持本文导出的费米耀变体质光关系的$\rm{{Log}\frac{L_{in}}{L_{\odot}}=(0.95\pm0.26){Log}\frac{M}{M_{\odot}}+(3.53\pm2.24)}$关系是一个类似于主序星的幂律关系。最后讨论了耀变体的演化序列。
2015-04-22 astro-ph.HE
Frequency and Time Dependence of Linear Polarization in Turbulent Jets of Blazars
时变偏振是探测blazar喷流动力学物理条件的一个非常有价值的观测工具。自2008年以来，我们一直在监测光频伽马射线亮耀变体样本的通量和线性偏振。一些观测是在夜间或夜间时间尺度上在四个光学波段进行的，提供了偏振的频率和时间依赖性的信息。所观察到的行为是类似的湍流等离子体中的相对论性喷流，其中包含一个固定的冲击和/或螺旋背景磁场的模拟。类似的模拟预测了耀变体的X射线同步加速器偏振特性，这些特性将在未来由成像X射线偏振探测器（IXPE）测量。
2021-04-30 astro-ph.HE
Blazar Spectra with Hard-sphere-like Acceleration of Electrons
耀变体中发射非热光子的电子可能被喷流中产生的双折射加速。本文考虑了硬球散射的情况，它是电子与电子相互作用的模型，其中加速时标与电子能量无关。我们用单区时变程序数值模拟了blazar喷流的宽带辐射，并考虑了湍流加速。我们的模型再现了各种blazar光谱与简单的假设，如恒定的粒子注入速率，恒定的扩散系数，和圆锥形的几何形状的射流。我们还讨论了在耀变体喷流中实现类硬球加速的可能机制。
2018-05-25 astro-ph.HE
Linear Polarization as a Probe of Gamma Ray Flaring Blazar Jets
我们描述并提出了费米循环2计划的初步结果，该计划旨在监测厘米波段的线性偏振和总通量密度的伽马射线亮耀变体在耀斑期间发出的行为。该计划的目标是确定与伽马射线耀斑相关的无线电喷流中磁场结构的变化，并最终测试伽马射线耀斑是否与无线电喷流中的冲击波发生相关。光变曲线说明无线电波段的变化模式显示的样本程序源。
2009-12-16 astro-ph.HE
Constraints on cosmic ray loading and PeV neutrino production in blazars
冰立方探测到了PeV中微子的累积通量，其来源不明。耀变体是一种具有相对论喷流指向我们的活动星系核，是一种长时间存在的高能中微子源。中微子的产生很大程度上取决于耀变体喷流的宇宙射线能量，这在很大程度上是未知的。最近的零结果在堆叠搜索的几个耀变体样品的中微子冰立方把这些耀变体的中微子通量的上限。本文计算了Fermi-LAT blazar的宇宙线功率和PeV中微子通量，发现已知blazar源的上限对blazar喷流的宇宙线负载因子有严格的限制（即，宇宙射线与耀变体喷流的热辐射亮度之比）、$ξ_{\rm cr}\la(2-10)ζ^{-1}$（$ζ\la1$是宇宙射线传播到耀变体宽线区域时剩余的能量部分），以及全天耀变体贡献的累积PeV中微子通量是冰立方探测到的通量的一部分$\la(10-50)\%$。
2017-02-27 astro-ph.HE
Constraints on magnetic field and particle content in blazar jets through optical circular polarization
偏振提供了一个独特的观点，在天体物理喷流的物理过程。本文报道了两颗著名的耀变体3C 279和PKS 1510-089的高线偏振光学圆偏振观测结果。这是PKS 1510-089第一次在光学圆偏振下被观测到。虽然只能从我们的观测活动中提取上限，但光学圆偏振的未检测使我们能够对其磁场强度和射流成分提供有意义的约束。我们发现，高能量发射模型需要高磁场强度和低正电子分数可以排除。
2021-10-21 astro-ph.HE
New constraints on the structure and dynamics of black hole jets
吸积的黑洞产生强大的相对论等离子体射流，这些射流发射出所有可观测波长的辐射，但射流的初始加速和约束的细节尚不确定。我们采用了一种创新的新模型，使我们能够通过多频率观测来确定加速区的关键特性。该模型的中心组成部分是一个相对论的稳态流体流动，从物理上不同的区域的发射可以看出，有助于不同的能带在整个光谱。通过以前所未有的精度拟合到42个同步多波长耀变体光谱，我们能够约束最亮的同步辐射发射区域的位置，并表明喷气功率和喷气最亮区域的半径之间必须存在线性关系。我们还发现了加速区域的长度和最大体积洛伦兹因子之间的相关性，并找到证据的双峰分布的吸积率在耀变体人口。这使我们能够限制blazar喷流的基本动力学和结构特性，并了解导致blazar序列的潜在物理差异。
2015-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Numerical study of broadband spectra caused by internal shocks in magnetized relativistic jets of blazars
相对论喷流中的内部激波假设已经被用来解释耀变体外流辐射的变化。最近的模拟表明，磁场改变了这些冲击的动力学，产生了一个完整的光谱能量密度模式动物园。然而，磁化在这种高能发射中所起的作用仍然没有完全理解。借助于\emph{Fermi}的第二个LAT活动星系核目录，我们与$γ$射线波段的观测结果进行了比较，以确定磁场的影响。
2013-09-18 astro-ph.HE
Prospects for Detecting X-ray Polarization in Blazar Jets
X射线偏振应该提供新的探测器的磁场几何和加速物理附近的基础blazar喷流，但不久的将来的任务将有有限的灵敏度。因此，我们使用现有的低能量数据和X射线变异性测量的背景下，一个基本的同步康普顿模型来预测的X射线偏振水平和探测成功的概率为个别来源，列出最有吸引力的候选人的IXPE运动。我们发现，正如预期的那样，几个高峰值耀变体，如Mrk 421可以很容易地测量在100千秒曝光。大多数低峰值源应该只能在明亮的耀斑期间被触发的活动访问。令人惊讶的是，一些中间峰值源可以具有非常高的X射线偏振，因此是有吸引力的目标。
2019-08-07 astro-ph.HE
Scale invariant jets: from blazars to microquasars
黑洞，在恒星质量到超大质量范围内的任何地方，通常都与相对论性喷流有关。模型表明，喷流的产生可能是所有黑洞系统中普遍存在的过程，无论它们的质量如何。虽然在许多情况下，观测支持微类星体和塞弗特星系的假设，但对助推耀变体喷流是否也遵守这种普遍的标度定律知之甚少。我们使用独特的丰富的多波长无线电光变曲线的F-GAMMA计划和最准确的多普勒因子，迄今为止探测耀变体喷流在其发射静止帧前所未有的精度。我们首次确定了耀变体内禀宽带射电光度和黑洞质量之间的强相关性，其延伸超过$\sim$ 9个数量级，直至微类星体尺度。我们的研究结果揭示了存在一个普遍的标度律，桥梁的观测和发射的休息帧在波束源，使我们能够有效地约束射流模型。因此，他们提供了一个独立的方法来估计多普勒因子，并预测预期的无线电光度的助推器喷流在系统中的中间或太阳质量的黑洞，立即适用于最近观察到的LIGO的情况。
2017-11-10 astro-ph.HE
Connection Between Optical and VHE Gamma-ray Emission in 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。耀斑的警报来自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60多个blazar长达8年的数据。这些ToO观测导致发现了五个新的VHE伽马射线发射耀变体（S5 0716+714，1ES 1011+496，Mrk 180，ON 325和B3 2247+381）。此外，BL Lac和3C 279的部分发现是在高光学状态下完成的。在这方面的贡献，我们提出了一个详细的分析，然后比较魔术观测相同的来源的光学光变曲线。我们的目标是回答这样一个问题：“耀变体中的光学和VHE射线高态之间是否存在联系，或者我们只是运气好？”"
2011-11-09 astro-ph.HE
Time-dependent lepto-hadronic modeling of the emission from blazar jets with SOPRANO: the case of TXS 0506+056, 3HSP J095507.9+355101 and 3C 279
IceCube（IceCube-170922 A）观测到的极高能量中微子及其与耀变体TXS 0506+056的关联提供了首次对耀变体喷流的多信使观测，证明了质子在其动力学和发射中的重要作用。在本文中，我们提出了SOPRANO（https：//www.amsdc.am/soprano），一个新的保守隐式动力学代码，它遵循的各向同性分布函数的时间演变的质子，中子和二次产生的光子和光子对相互作用，以及光子和电子/正电子分布函数的演变。SOPRANO的设计目的是研究相对论源如耀变体和伽马射线暴中的轻子和强子过程。在这里，我们使用SOPRANO模型的宽带光谱TXS 0506+056和3 HSP J095507.9+355101，这是与中微子事件，极端耀斑耀变体3C 279。在强子和混合模型的幌子内解释的SED。我们讨论了我们的假设在喷流功率和中微子通量方面的影响。
2021-10-04 astro-ph.HE
Magnetization of jets in luminous blazars
许多强大的耀变体的亮度强烈地被$γ$ -射线所控制，这很可能是由喷流外部产生的辐射的康普顿化所导致的。这一观测结果对喷流的成分和能量以及周围的类星体环境设置了一定的限制。我们研究了康普顿优势射流磁化（磁物质能量通量）和“耀变体区”的位置的依赖性。计算进行了两种几何形状的宽发射线和热尘埃区：球形和平面。与观测到的大的康普顿优势相对应的射流磁化被发现是球形几何形状的$\sim 0.1 (θ_{\rm j} Γ)^2$和平面几何形状的$\sim 0.01 (θ_{\rm j} Γ)^2$，其中$θ_{\rm j}$是射流半张角和$Γ$是射流洛伦兹因子。这意味着发光耀变体中的喷流是物质主导的，这种主导对于外部辐射源的扁平几何形状尤其强烈。
2015-03-18 astro-ph.HE
The ablation of gas clouds by blazar jets and the long-lasting flare in CTA 102
耀变体喷流的长时间、非常明亮的多波长耀斑是一种奇怪的现象。一个大的气体云与耀变体喷流的相互作用可以作为喷流携带的粒子的储存器。云的大小和密度结构决定了粒子注入喷流的持续时间和强度，以及随后耀变体的辐射爆发。在本演示文稿中，提供了一个全面的参数研究，显示了该模型提供的丰富的可能性。此外，我们使用这个模型来解释2016年底平谱射电类星体CTA 102长达4个月的对称耀斑。在这次耀斑期间，CTA 102成为天空中最明亮的耀变体之一，尽管它的红移很大，为$z=1.032$。
2021-07-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Magnetic Fields and Acceleration Mechanisms in Blazar Jets with X-ray Polarimetry
X射线偏振测量使我们能够前所未有地观察磁场的结构，以及相对论喷流中粒子加速到超相对论能量的过程。对耀变体（其特征是存在指向地球附近的喷流）的观测，特别是对由延伸到X射线波段的同步辐射所定义的亚类（所谓的高同步峰值耀变体，HSP）的观测，有望获得关键信息。在这篇评论中，我给一个帐户的一些模型和数值模拟开发来预测的偏振特性HSP在高能量，对比的预测假设粒子加速在冲击波前与那些基于磁重联的情况下，我讨论了即将到来的成像X射线偏振探测器（IXPE）卫星的观测前景。
2021-05-18 astro-ph.HE
Radiative Signatures of Plasmoid-Dominated Reconnection in Blazar Jets
在耀变体中观测到的多波长光谱和时间变化对当前的理论发射模型设置了严格的约束。在这里，我们研究相对论磁重联过程作为耀变体发射源，其中准球形等离子体团，包含相对论粒子和磁场，与耀变体喷流中的发射位点相关联。通过耦合最近的二维粒子在细胞模拟的相对论重联与时间相关的辐射转移代码，我们计算的非热辐射从一个链的等离子体团在重联事件期间形成。导出的光子谱显示在BL Lac源和平坦谱射电类星体中观察到的特征，通过改变外部光子场的强度，射流磁化强度和每个质子的数量对内所包含的区别。由重联事件产生的光变曲线由许多快速而强大的耀斑组成，这些耀斑出现在由中等大小等离子体团累积发射产生的缓慢演变的包络线上。所观察到的变化是高度依赖于重联层相对于耀变体喷流轴和观察者的取向。我们的模型提供了一个物理动机的框架来解释在整个电磁波谱的多时间尺度的耀变体。
2018-12-03 astro-ph.HE
Numerical simulations of the internal shock model in magnetized relativistic jets of blazars
相对论喷流中的内激波情景被用来解释耀变体辐射的变化。最近的研究表明，磁场显着改变壳层碰撞动力学，产生各种光谱能量分布和光变曲线图案。然而，磁化在这种发射过程中所起的作用仍然没有完全理解。在这项工作中，我们数值求解磁化壳碰撞的磁流体动力学演化，并确定磁化对所观察到的辐射的影响。我们的程序包括系统地改变壳层的洛伦兹因子、相对速度和视角。产生整个宽带光谱能量分布和光变曲线所需的计算在计算上是昂贵的，并且使用高性能并行代码来实现。
2015-02-27 astro-ph.HE
Polarization of synchrotron radiation from blazar jets
本文研究耀变体喷流同步辐射偏振，提出稳态轴对称喷流模型可自然解释IXPE观测到的偏振度强色散性和EVPA频率无关性，表明电磁场拓扑比粒子加速机制更关键。
2024-11-25 astro-ph.HE
Distinguishing radiation mechanisms and particle populations in blazar jets through long-term multi-band monitoring with RINGO3 and Fermi
本研究利用RINGO3偏振计和Fermi数据对31个γ射线明亮耀变体开展七年多波段监测，发现光γ流量无滞后相关支持轻子辐射，且光谱行为呈对数关系，揭示高活动态下的光谱演化转变。
2024-07-11 astro-ph.HE
The power and production efficiency of blazar jets
我们使用已发表的数据的动力和生产效率的喷流在耀变体与双射电瓣，以比较使用不同的方法得到的结果。为了消除选择效应，我们使用交叉匹配的子样本只包含发光耀变体。我们比较了现有的三种主要方法，即那些基于发射的无线电波瓣，频谱拟合，和无线电核心移动。我们发现，对于相同的样品，用射电瓣方法得到的平均喷流功率比用光谱拟合得到的平均喷流功率低$\sim10$倍。反过来，功率从光谱拟合是兼容的，从核心移动模型的似然参数，后者。我们还考虑了基于γ射线光度的唯象估计。我们研究这些方法的不确定性，并讨论了两种替代假设。一种是假设耀变体拟合和核位移方法是正确的，射电瓣的低功率是由吸积的不稳定性引起的。长时间的静止导致耀变体在其一生中积累的射电瓣中的能量远低于根据目前的发光状态估计的能量。此外，使用射电瓣计算的功率可能被低估的本质上紧凑的喷流，其中无线电核心通量可以被过度减去。在我们的第二个假设中，射电瓣方法被认为是正确的，由于每个质子存在$\sim15$对，以及比通常假设的更大的磁化强度，blazar拟合和核心移位功率分别降低。
2016-11-14 astro-ph.HE
Revisiting the proton synchrotron radiation in blazar jets: Possible contributions from X-ray to $γ$-ray bands
本文提出一种分析方法研究质子同步辐射拟合耀变体喷流高能辐射的参数空间，发现峰值超过几十GeV时无需极端参数，而GeV或keV峰值则需极端条件或取决于天体光度。
2023-04-27 astro-ph.HE
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
Faraday Conversion in Turbulent Blazar Jets
在某些耀变体的相对论喷流中，在射频下探测到低（$\lesssim 1\%$）水平的圆偏振（CP），可以提供对喷流等离子体的基本性质的深入了解。CP可以通过线性双折射产生，其中在射流的一个区域中产生的初始线性偏振发射在其以变化的磁场取向传播通过射流的其他区域时被法拉第旋转改变。Marscher已经开始使用湍流极端多区（TEMZ）模型研究具有这种磁性几何形状的射流，在该模型中，穿过射流中的驻波的湍流等离子体由数千个单独的等离子体单元的集合表示，每个等离子体单元具有不同的磁场方向。在这里，我们开发了一个辐射转移计划，允许数值TEMZ代码产生模拟图像的时间依赖性的线性和圆偏振强度在不同的射频。在这项初步研究中，我们制作了合成偏振发射图，突出了模型中预期的线性和圆偏振。
2018-07-05 astro-ph.HE
Detecting the Elusive Blazar Counter-Jets
blazar pc尺度反喷流的探测是困难的，但它可以为blazar的相对论效应、辐射过程以及喷流产生、准直和加速的复杂机制提供宝贵的信息。我们建立在最近的人口模型（优化使用MOJAVE表观速度和红移分布），以获得在不同频率的喷流-反喷流比的分布和反喷流的通量密度，在努力设置现有的和未来的望远镜阵列所需的最低灵敏度限制，以检测这些难以捉摸的反喷流。我们发现：对于BL Lac，其反向喷流的$5\%$具有高于100 mJy的通量密度，$15\%$高于10 mJy，并且$32\%$具有高于1 mJy的通量密度，而对于FSRQ，$8\%$具有高于10 mJy的通量密度，$17\%$高于1 mJy，并且$32\%$高于0.1 mJy（在15 GHz）。未来的望远镜，如SKA和新运行的e-MERLIN和JVLA，可能会探测到BL Lac的$99\%$和FSRQ反喷流的$77\%$。具有低视速度和低多普勒因子的源是反喷流探测的主要候选者。结合我们的研究结果与文献值，我们已经确定了五个这样的反喷检测候选人。最后，我们讨论了可能的影响，超越相对论性降压，可能会复杂化的反喷流的检测，需要考虑在检测的解释。
2016-10-20 astro-ph.HE
The role of dissipation distance on reconnection-driven multi-messenger signals from blazar jets
本文通过数值模拟研究了距超大质量黑洞不同距离的磁重联对耀变体喷流多信使辐射的影响，发现不同距离的主导辐射机制不同，且中微子产生效率在宽线区上游最高，为Fermi观测结果提供了合理解释。
2025-07-11 astro-ph.HE
Extreme blazars: the result of unstable recollimated jets?
极端BL Lac（EHBL）是耀变体的一个子类，它挑战了标准的排放情景。在最近的一项研究中，有人认为，如果发射的电子在一系列由相对论性喷流的平行化引起的斜激波中被加速，它们的特殊性质就可以得到解释。然而，新的3D模拟的准静态，弱磁化射流显示，在对应的第一准静态冲击，流动发展迅速增长的不稳定性，成为高度湍流和减速，有效地阻碍了形成的多激波结构，通常观察到的2D模拟。在这些新发现的基础上，我们在这里提出了一个修订的EHBL的情况下，在该发射产生的电子加速在准静态冲击，随后进一步通过随机加速在湍流下游流的能量。我们应用一个简单的版本，这种情况下的原型EHBL 1 ES 0229-200，显示的SED可以令人满意地再现与标准值的主要物理参数。
2022-07-26 astro-ph.HE
White Paper for Blazar Observations with a GEMS-like X-ray Polarimetry Mission
在本文中，我们描述了blazar观测的科学潜力与X射线偏振测量任务，如GEMS（重力和极磁SMEX）。我们描述了五个blazar科学调查，这样的任务将使：（i）活动星系核喷流中磁场的结构和作用，（ii）活动星系核喷流同步X射线辐射偏振的分析，（iii）对具有X射线带逆康普顿辐射的耀变体的同步自康普顿模型和外康普顿模型的区别，（iv）Cen-A的X射线发射偏振特性的精确研究;（v）基于耀变体的X射线偏振观测的洛伦兹不变性检验。最后，我们讨论了一个稻草人观测计划，并推荐了相应的多波长观测。
2013-03-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Estimating the distribution of rest-frame timescales for blazar jets: a statistical approach
在任何通量密度有限的耀变体样本中，时标调制因子$Δt'/Δt$的分布遵循指数分布，其平均值取决于样本的通量极限。在这项工作中，我们产生的数学形式主义，使我们能够使用这些信息，以揭示可测量的时间尺度的耀变体喷流的底层休息帧概率密度函数。我们广泛地测试我们提出的方法，使用模拟FSRQ人口与1.5 Jy的通量密度限制在简单的情况下（所有耀变体共享相同的内在时标），以确定由于观测系统学和样本选择的适用性和潜在的偏见的限制。我们发现，监测观察之间的时间间隔长于$\sim$ 30\%的内在时间尺度下调查的方法失去了它的能力，产生强大的结果。对于$\sim$ 3%的固有时标，该方法恢复固有静止帧时标的误差低至1%。我们将我们的方法应用于RoboPol观测到的耀变体的光学偏振角的旋转。我们发现，在每个耀变体的最长持续时间的旋转事件的内在时间尺度遵循一个狭窄的分布，以及正态分布，平均87天，标准差5天。我们讨论了这一结果的可能解释。
2016-11-28 astro-ph.HE
Multiwavelength Variability Signatures of Relativistic Shocks in Blazar Jets
嵌入碰撞磁流体动力学流中的弱相对论激波是相对论粒子加速和产生强可变偏振多波长发射的主要场所，这些发射来自于诸如耀变体和伽马射线暴的相对论性喷流源。在这些冲击波中，主要的扰动机制是扩散冲击波加速和冲击波漂移加速。在最近的工作中，我们在一个基本的单区域场景中自洽地耦合了blazar喷流中的激波加速和辐射传输模拟。这些单区模型表明，观测到的光谱能量分布（SED）的耀变体强烈约束的激波层磁流体湍流的性质。在本文中，我们扩展了我们以前的工作，包括完整的时间依赖性和治疗两个区域，一个是网站的加速，第二个是一个更大的发射区。这种结构适用于多波长耀斑的平谱射电类星体3C 279，拟合快照SED和产生的光变曲线与观测到的变化时间尺度一致。我们还提出了一个通用的研究BL紫胶对象Mrk 501的典型耀斑行为。该模型预测相关的变化在所有波段，但跨波段的时间滞后取决于类型的耀变体（FSRQ与BL紫胶），以及独特的光谱滞后模式，在所有波段，从毫米无线电波的伽马射线。这些演化特征可以为加速和辐射冷却之间的竞争提供诊断。
2019-11-07 astro-ph.HE
Formation of the Electronic Spectrum in Relativistic Jets of Gamma-Ray Blazars
我们描述了费米型加速的理论，包括一阶费米加速在一个平行的冲击波阵面和二阶费米加速在一个测试粒子的限制。包括湍流加速理论和一般Fokker-Planck方程的推导，我们考虑了基本的粒子输运方程和空间均匀各向同性分布的Fokker-Planck方程。在一些特殊物理过程的情况下，我们建立了粒子输运方程，并编制了11种不同情况下的解析或半解析解。尽管传统上可以用这些不同情况下的电子能量分布之一来再现耀变体的多波长辐射，但由于高能观测的积分时间很长，在耀变体的多波长光谱能量分布建模方法中，特别是在耀变体的建模中，应该引入时间积分的电子能量分布。
2018-06-08 astro-ph.HE
"Orphan" $γ$-ray Flares and Stationary Sheaths of Blazar Jets
耀变体在整个电磁波谱中都有耀斑。许多$γ$射线耀斑与在较长波长下探测到的耀斑高度相关;然而，一小部分耀斑似乎是孤立发生的，在较长波长下几乎没有或没有相关的变化。这些“孤儿”$γ$射线耀斑挑战了目前的耀变体模型，其中大多数无法重现这种类型的行为。Macdonald等人发展了火环模型来解释耀变体喷流中孤立$γ$射线耀斑的起源。在这个模型中，包含在等离子体团中的电子沿着射流的脊柱相对论地运动，逆康普顿散射从包围射流脊柱的冲击鞘等离子体环发出的同步加速器光子。当斑点在环中传播时，斑点电子对环光子的散射会产生孤立的$γ$射线耀斑。该模型成功地应用于建模一个突出的孤儿$γ$射线耀斑中观察到的耀变体PKS 1510 $-$ 089。为了进一步支持这一模型的可解释性，Macdonald等人展示了PKS 1510 $-$ 089的叠加射电图，其中包含围绕喷流脊的等离子鞘的偏振特征。在本文中，我们将我们的建模和叠加技术扩展到更大的样本耀变体：3C 273，4C 71 $.$ 01，3C 279，1055 $+$ 018，CTA 102和3C 345，其中大多数都表现出孤儿$γ$ -射线耀斑。我们发现，该模型可以成功地再现这些耀斑，而我们的叠加地图揭示了这些耀变体内喷流鞘的存在。
2017-11-14 astro-ph.HE
Population statistics of beamed sources. I: A new model for blazars
blazar喷流的观测被相对论效应所笼罩，从而阻碍了我们对它们的内在性质和负责它们的产生，演化，辐射和粒子发射的主要物理过程的理解。在这项工作中，我们专注于提取信息的时间尺度在喷气休息帧使用人口建模方法。我们采用蒙特卡罗模拟，推导出一个简单的人口模型的内在unbeamed光度和洛伦兹$Γ$的耀变体喷流，充分描述观测到的红移和表观超光速的速度分布的流量限制耀变体样品。我们推导出BL Lacs和平坦频谱射电类星体的单独模型。然后，我们使用这些模型来计算每个blazar类中多普勒因子的预测分布，并解决以下问题：（a）在观察到的时间尺度中，相对论引起的扩展是什么（例如，事件持续时间，时间滞后）在一个通量有限的相对论性喷流样本？(b)在时域中观察到的BL Lacs和FSRQs之间的差异是否归因于两个种群之间的光束差异？(c)在通量受限的样品中，是否存在统计上优选的聚束量？与首选值的统计偏差有多大？我们用我们的研究结果提出了有前途的方法在blazar喷流的时间尺度的现象学研究。
2015-06-14 astro-ph.HE
Fast TeV variability in blazars: jets in a jet
耀变体Mrk 501和PKS 2155- 304的快速TeV变化意味着一个紧凑的发射区，以Gamma_{em} ~100的体洛伦兹因子向观测者移动。在这些源中，洛伦兹因子明显超过在亚pc尺度上测量的射流洛伦兹因子Gamma_j \simless 10。我们提出TeV辐射起源于相对论运动{ \it在}体γ_j~10的喷流的紧凑的发射区域。这可以在坡印廷通量主导射流中物理地实现。我们表明，如果大部分的亮度的射流是容易通过重联磁耗散，然后从重联区域流出的材料可以有效地通过同步自康普顿发射所观察到的TeV耀斑供电。该模型预测同时远紫外/软X射线耀斑。
2009-05-12 astro-ph.HE
Detection of the cosmological evolution of the Doppler factor for blazars jets
本研究通过分析Fermi探测的耀变体伽马射线光谱和光学光变曲线，发现多普勒因子随红移正演化（$\delta\propto(1+z)^{0.8-1.1}$），表明高红移处AGN喷流比先前估计更普遍。
2025-01-26 astro-ph.HE
Constraining the magnetic field in the parsec-scale jets of the brightest Fermi blazars with multifrequency VLBI observations
空间分辨宽带光谱技术结合甚长基线干涉测量（VLBI）是为数不多的能够探测blazar喷流内部物理状况的方法之一。我们报告的磁场强度在秒差距尺度的无线电结构的选定明亮的费米耀变体的测量，根据拟合的同步辐射光谱VLBA图像在7个频率在4.6 - 43.2 GHz的范围。13个源的磁场强度的上限为B <= 10^-2 - 10 ^2 G（观测者坐标系）。在同步辐射峰值以上观测到的硬射电谱（-0.5 <= a <=+0.1，S_nu ~ nu^a）可能是发射电子布居的硬能谱的指示，也可能是发射区的显著不均匀性造成的。
2010-01-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Blazars at the Cosmic Dawn
高红移（$z\gtrsim3$）宇宙的未知领域是理解类星体演化的关键。为了确定类星体中最极端的成员，即，耀变体，我们对$z=3$以外的大量射电大声类星体样本进行了多波长研究。我们的样本由9个$γ$射线探测到的耀变体和133个候选耀变体组成，这些候选耀变体是根据它们的软X射线光谱的平坦度（0.3 $-$ 10 keV光子指数$\leq1.75$）选择的，包括15个NuSTAR观测。似然剖面叠加技术的应用表明，高红移耀变体是微弱的$γ$射线发射体，具有陡峭的光谱。高红移耀变体拥有大质量黑洞（$\langle \log~M_{\rm BH,~M{\odot}} \rangle>9$）和发光吸积盘（$\langle L_{\rm disk} \rangle>10^{46}$ erg s $^{-1}$）。它们的宽带光谱能量分布被发现是由高能量辐射，表明它们的喷流是最明亮的。聚焦于显示出解析X射线喷流的源（如钱德拉卫星所观察到的），我们发现相对于其他$z>3$耀变体，体洛伦兹因子更大，表明喷流移动更快。我们的结论是，高红移耀变体的列表可以作为后续观测的水库，例如，与NuSTAR合作，了解宇宙黎明时相对论性喷流的演化。
2020-06-02 astro-ph.HE
Blazars Jets and prospects for TeV-PeV neutrinos & gamma-rays through cosmic-ray interactions
本研究以四个蝎虎座BL型天体为对象，通过单区模型分析耀变体喷流内高能质子与环境光子的相互作用，评估CTAO的探测能力，指出这类源可能是有效宇宙射线发射体，需后续多信使观测研究约束。
2025-01-15 astro-ph.HE
BASS XXXIII: Swift-BAT blazars and their jets through cosmic time
我们得到最新的迅捷爆发警报望远镜（BAT）耀变体光度函数在14-195千电子伏的范围内，利用一个干净的样本中发现的118耀变体在BAT 105个月的调查目录，与新获得的红移从BAT AGN光谱调查（BASS）。我们确定最适合的X射线光度函数的整个耀变体人口，以及单独的平谱射电类星体（FSRQs）。主要结果如下：（1）在任何红移，BAT检测到最明亮的耀变体，在其光度分布的任何可能的突破，这意味着我们不能区分密度和光度演化;（2）整个耀变体人口，占主导地位的FSRQs，积极发展到红移z~4.3，证实了早期的结果，并意味着较低的耀变体数密度在较高的红移比以前估计的。这类源对14-195 keV宇宙X射线背景的贡献可以从5- 18%不等，同时可能占MeV背景的100%。我们还导出了BAT耀变体的平均14 keV-10 GeV SED，这使我们能够预测MeV范围内的源的数量，以及高能（>100 TeV）中微子的预期数量。像COSI这样的任务将探测40 MeV的耀变体和2个符合中微子。最后，考虑到光束选择效应，导出了这些河外喷流母体的分布和性质。我们发现，视角的分布是相当窄的，与大多数源对准在< 5°的视线。此外，平均洛伦兹因子< $Γ$ >= 8-12，低于以前建议的这些强大的来源。
2022-09-20 astro-ph.HE
Radiative relativistic turbulence as an in situ pair-plasma source in blazar jets
本研究探讨了耀变体喷流中磁化辐射相对论湍流如何通过高能光子吸收产生正负电子对，揭示了粒子加速与辐射冷却达到平衡的新机制，为理解喷流物质组成提供了重要联系。
2025-04-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The imprint of protons on the emission of extended blazar jets
耀变体--喷流指向地球的活跃星系--发射出所有电磁波长的光。所谓的单区模型很好地描述了静态和耀斑状态，但它不能解释无线电发射。为了自洽地描述整个电磁波谱，扩展喷流模型是必要的。值得注意的是，扩展射流的动力学描述可以提供粒子种类的时间和空间演化以及完整的电磁输出。在这里，我们提出了最近开发的强子扩展喷流代码的初步结果。由于质子需要比电子更长的时间来失去能量，因此它们可以比电子更远的距离传输能量，因此对于射流中的能量传输至关重要。此外，质子可以通过π介子和贝特-海特勒对的产生注入额外的轻子，这可以解释一个占主导地位的轻子辐射信号，同时仍然产生中微子。我们将提出一个详细的参数研究，并提供不同的blazar子类的见解。
2021-07-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
Radiative Transfer Modeling of Radio-band Linear Polarization Observations as a Probe of the Physical Conditions in the Jets of Gamma-ray Flaring Blazars
自20世纪80年代中期以来，喷流激波模型一直是解释耀变体喷流射电波段耀斑的首选范例。我们描述了我们的辐射转移模型，将相对论传播的冲击，并说明如何4.8，8，和14.5 GHz的线性极化和总通量密度数据从密歇根大学的监测计划，结合模型，约束射流条件和冲击属性。本文给出了四个具有宽范围性质的耀变体中的费米耀斑的结果。此外，为了研究十年时间尺度上的喷流演化，我们分析了OT 081中跨越近30年的3次爆发，并发现了归因于共同空间位置处气流变化的内在变化，或者，也可以选择，归因于所观察到的喷流段的变化。该模型的成功再现这些数据支持的情况下，相对论冲击压缩等离子体与嵌入式被动，初始湍流磁场，与额外的有序磁场组件，其中之一可能是螺旋。
2016-09-20 astro-ph.HE
