Blazar伽马射线爆发的研究

Blazar’s flare carries a wealth of physical information. Thanks to its good detection sensitivity and sky survey mode, the Fermi Gamma-Ray Telescope provides us with high-quality GeV gamma-ray data for nearly 10 years of blazar. In particular, the Fermi Gamma-Ray Telescope has detected the most violent and rapid blazar gamma-ray flares recently, and these extreme flares are breakthroughs in the study of related physics. At present, several models have been proposed to explain the violent and rapid gamma-ray flares of blazar, however the origin of such giant flares can not yet be uniquely identified. We will use the public data from the Fermi Gamma-Ray Telescope observations to construct refined gamma-ray light curves for blazar, and to analyze the statistical characteristics of the observations at the time of flares (e.g., the distribution of peak flux and flare duration). Through comparing these statistical characteristics with that the existing models predicted, we can determine the origin of flares uniquely. We will also explore whether there is a regular evolvement of the observables in gamma-ray flare states; and build light curves in different gamma-ray bands, to analyze whether the observations in flare states depend on photon energy. We will also analyze the time delays between flares in different gamma-ray bands.

Blazar的爆发携带着丰富的物理信息。凭借其较好的探测灵敏度和巡天观测模式，Fermi伽马射线望远镜为我们提供了高质量的、长达近十年的blazar的GeV伽马射线爆发的数据。尤其是Fermi望远镜最近探测到了最为剧烈和快速的blazar的伽马射线爆发，这些极端的爆发现象是研究相关物理的突破口。目前已有几种模型被提出来解释blazar的剧烈而快速的伽马射线爆发，但尚不能唯一确定这类大爆发的起源。我们将利用Fermi望远镜的公开数据来构建blazar的精细的伽马射线光变曲线，分析爆发态时观测量的统计特征（如爆发态峰值流量和爆发持续时间的分布等），与已有的爆发模型预言的统计特征进行对比分析，从而唯一得确认伽马射线爆发的起源。我们还将探索伽马射线爆发态时可观测量间是否存在有规律的演化行为；分能段构建光变曲线，分析爆发态时的观测量是否依赖光子能量，并分析不同能段爆发的时间延迟。

费米伽马射线望远镜已经成功运行了10多年，为研究活动星系核的伽马射线光变提供了高质量的数据。利用费米望远镜对活动星系核的长期观测数据，我们研究了活动星系核的伽马射线光变性质，主要结果如下。（1）把高斯过程方法引入到活动星系核伽马射线光变的研究中，检验活动星系核伽马射线准周期信号的可靠性，结果表明耀变体中发现的伽马射线准周期信号不能被高斯过程方法重新，需要谨慎对待这些准周期信号；（2）在非耀变体PKS 0521-36中发现了周期约为400天伽马射线准周期信号，这信号可以被多种分析方法重现，是目前活动星系核中最可靠的伽马射线准周期，这也是第一个在弱相对论性喷流中发现的伽马射线准周期信号，对研究相关喷流物理有一定的价值；（3）用一个含时演化的辐射模型研究了3C 279在伽马射线爆发时的准同时性多波段能谱分布（14个能谱），用MCMC方法进行了能谱拟合，得到了模型参数的限制，结果显示，3C 279爆发态时的电子注入谱谱指数大于2.5，软于经典的非相对论激波加速得到的电子谱，而与相对论斜激波加速的结果比较相符。 此外，我们发现3C 279的伽马射线爆发活动与高能电子注入功率有很好的相关，这表明3C 279的伽马射线爆发是由加速效率的改变引起的。