费米耀变体光学观测证认及光变特性研究

Among 3033 gamma-ray sources detected by Fermi/LAT, only two-thirds of the sources have counterpart in the low energy band, these counterparts mostly are Fermi blazar. But in these Fermi blazars, there are 585 blazar candidate (BCUs), because of the lack of spectral information, their subtypes cannot be confirmed. Confirming the subtype of the gamma-ray source (the gamma-ray luminosity function is basing on this sample set) is great significant to research the contribution rate of this kind of objects on the extragalactic gamma-ray background. Using the 2.4 meter telescope of YNAO in Lijiang and 2.16 meter telescope of NAOC, This project implement the spectral observation for these unknown subtype blazars (BCUs). Through the observation data of optical spectroscopic and Photometric observation, we can identify the subtype of the BCUs, providing a sample for studying the gamma ray contribution rate. Another research content in this project is using the 60 cm telescope (Xing Long, GWAC group) of National Observatory to carry out the photometric observation of Fermi blazars identified by correlated light variability (There are only 61 Fermi blazars in the 3FGL has been identified by correlated variability, only about 4% of the total Fermi blazars) , And study their correlated variability in light curves, providing the correlated light variability identification for the position of the Fermi blazars. This project has carried out the related prophase research, and proved the feasibility of the project research methods and technical route.

费米卫星观测到3033个高置信度的伽玛射线源，只有2/3的源在低能波段找到了可能的对应体，对应体中多数是费米耀变体。但是这些费米耀变体中有585个耀变体候选体，因为缺少光谱信息而没证认其子类型（subtype）。证认费米耀变体的子类型对研究该子类型天体的河外伽玛射线背景贡献率有着重要意义。本项目申请兴隆2.16米及丽江2.4米望远镜进行光谱观测证认这类源的子类型，为研究耀变体子类的伽玛射线贡献率提供样本。本项目的另一个研究内容是利用兴隆观测站GWAC组两台60公分望远镜及云南天文台的一米镜对未经光变相关性严格证认的费米耀变体开展测光观测（目前在费米卫星组发表的3FGL目录中的费米耀变体已被光变相关性证认的源只有61个，仅约占费米耀变体总数的4%），并研究这些费米耀变体光变相关性，为费米耀变体的位置提供光变证认。本项目已开展了相关的前期研究，证明了项目研究方法和技术路线的可行性。

在项目执行期间（2019-2022年），利用多波段观测数据围绕费米耀变体观测证认及光变特征这一课题开展了一系列研究工作，共计发表论文25篇(其中5篇SCI论文项目负责人是第一作者或通讯作者)，培养硕士研究生10人（其中毕业生6人，并获得硕士学位）。我们在费米耀变体的多波段观测及分类研究方面取得了如下主要创新成果。1）对耀变体的伽马射线光变进行了系统性研究，发现其光变的功率密度谱是幂律普，其幂律指数的分布可以用来区分耀变体的两个子类平谱射电类星体和BL Lac 天体，并证认了部分未知类型的耀变体候选体。2）发现一批费米耀变体的伽马射线与其光学对应体的多波段光变有很强的相关性，这对确认伽马射线源与光学对应体的物理关联很有意义。3）利用伽马射线波段与光学等低能波段的相同的准周期光变论证了3FGL J0449.4-4350、4FGL J0112.1+2245和4FGL J0929.3+5014 (CGRaBS J0929 +5013) 等费米耀变体的多波段辐射的相同起源，进而证认了这些费米耀变体与其低能对应体的物理关联而不仅仅是位置关联。4）系统研究了4FGL J0141.4-0928 (CGRaBS J0141-0928)、CGRaBS J0835+6835和4FGL J0310.9+3815 (B3 0307+380) 等的多普勒因子及聚束效应。5）通过位置坐标交叉匹配，我们得到了一个有Gaia卫星光学光变曲线的费米耀变体样本，并系统研究了该样本的伽马射线波段与光学波段的相关性。研究结果表明伽马射线与Gaia光学波段辐射流量有很强的相关性。6）通过对费米耀变体的多波段光变曲线的联合分析，发现一批准周期性光变的双黑洞候选体,如：S5 0716+714。7）通过项目的观测计划的执行，我们得到了一批费米耀变体的光学观测数据，其中一部数据将继续研究并发表后续论文。此外，我们在其它类型的活动星系核（例如，伽马射线窄线塞弗特1，Mrk 231等）研究上也取得了进展。