OJ287天体的射电结构研究

李振旭，吴忠祖

(贵州大学 物理学院，贵州 贵阳 550025)

耀变体(Blazars)属于特殊的活动星系核(Active Galactic Nuclei,AGNs),其具有一些特殊的性质，包括高而极度变化的光度、高偏振以及射电成分的超光速运动，等等。耀变体包括蝎虎天体(BL Lac objects,BLs)和平谱射电类星体(Flat Spectrum Radio Quasars,FSRQs)。一般来讲，蝎虎天体含有弱发射线，或者没有发射线。OJ287是一个典型的BL Lac型天体，其首次在射电观测[1]和光学波段[2]中被发现。OJ287是一个高度变化的射电源，其红移z=0.306[3-4]。相关研究[5]表明：在大约一年的不规则时间间隔内该源的射电光变曲线由耀发主导,并且由一个更长的非周期性的时间尺度所调控。通过对OJ287天体的射电—光学耀发事件的分析，可以展现该天体的相关活动。USHER[5]比较了从1966到1978年的耀发事件，认为大多数的光学耀发和射电耀发是同步的。VALTAOJA等[6]研究了孤立的耀发事件，发现光学变化比射电变化要早几个月。从VLBI偏振数据(5 GHz)中，首次探测到VLBI成分的超光速运动，这些超光速成分的方位角在-80°到-120°之间，其中的一个超光速成分沿着方位角为-116°的方向移动[7]。对于方位角的变化，ABRAHAM认为是由螺旋式的进动喷流所导致的[8]。

TATEYAMA等[9]发现测地VLBI图中的6个成分的自行大约为0.5 mas/a。OJ287是一个很值得研究的BL Lac型天体，由于在光学波段一系列的耀发而被识别，这些耀发发生的周期为11.6年[10]。在pc[7]和kpc[11]尺度上，都发现OJ287天体含有复杂结构的单侧喷流。从射电和光学能量来看，OJ287是最亮的且极度变化的BL Lac型天体之一。该天体也是最受广泛观测的河外天体之一，自1890年以来就得到了其光学R波段的数据。通过研究OJ287天体的射电波段的VLBA射电图，表明了一个不稳定的pc尺度的喷流[12-14],该投射喷流的方位角变化大于100°[15]。在光学波段，OJ287展现了一个优越的偏振方位角，表明存在一个稳定的核心和一个混沌的喷流成分[16]。另外，γ射线和射电辐射之间的相关性研究表明，耀发的重大关联性与固定的射电结的超光速成分的喷射有关，这些射电结在pc尺度喷流的范围内，而且可以从VLBA图中看出[13，15，17]。在2009年耀发期间，从宽波段的光谱能量分布(SED)中，可以推断出一个耀发区域的相似位置[18]。

为了更好地理解OJ287天体的性质(包括该天体的亮温度、射电结构、射电光变等)，我们搜索并下载了该天体的VLBA 2 cm观测数据(1995—2018年)，并对这些数据进行了处理及拟合，从而研究OJ287天体的性质。

1 观测数据和数据处理

我们搜索了BL Lac型天体OJ287的VLBA 2 cm巡天观测数据，在表1中列出了每个数据的观测时间、频率、项目代码。这些数据都是自校准过的，然后把这些数据分别逐个导入DIFMAP程序软件进行成图和分量处理、拟合。通过以上工作，得出OJ287天体的喷流结构及其性质，拟合结果在表2中给出，表中各列数据分别为：(1)观测日期，(2)观测频率，(3)总流量，(4)模型成分离核心的距离，(5)模型成分的方位角，(6)模型成分角直径的大小，(7)OJ287天体的射电亮温度。其中模型成分的误差由LOBANOV所给公式算出，具体公式详见网址：http://www.radionet-eu.org/rnwiki/School Organ isation Pages?action=AttachFile&do=get&target=lobanov.pdf。

表1 观测数据目录Tab.1 Observation list

2 结果分析

2.1 喷流的结构及流量变化

图1给出了OJ287天体在15 GHz的6个VLBA图像。在这些图中，我们可以看到这个天体具有典型的核喷流结构。在这6个VLBA图像中，每个图像的模型成分数量依次为3个，5个，5个，4个，4个和5个。由此可见，同样是VLBA 2 cm波段观测数据，其不同历元的拟合成分数量也会有所不同。分析图1可知，即便是在同一波段(15 GHz)，OJ287天体不同历元的流量以及成分分布有所不同，但是可以明显地看出该天体具有单侧喷流且方向向右。

从表2可知OJ287天体的喷流方位角在-38°到-143°之间，喷流成分的方位角变化约为105°。OJ287天体在VLBA 2 cm波段的总流量随时间的变化如图2所示。由图2可以看出，从1995年到2018年，OJ287天体的总流量变化非常大，总体呈递增趋势，2000年6月27日(2000.489)的总流量最低，为1.24 Jy；2017年3月12日(2017.195)的总流量最高，达到8.75 Jy；在近17年的时间里，其流量变化了7.51 Jy，平均流量变化量为0.45 Jy/a。由此可知该天体是一个高光度且光度变化非常大的源。

2.2 喷流的亮温度

我们利用VLBA高分辨率图像的模型拟合参数和式(1)[19]，可以得到所有历元的射电亮温度Tb(见表2)。在式(1)[19]中，Sv为成分流量密度，单位为Jy；ν为观测频率，单位为GHz；θd为成分的角直径大小，单位为mas。

(1)

由表2可知亮温度Tb大约在1011.8～1015.0K。

表2 VLBA 2 cm观测数据的模型拟合参数Tab.2 Model parameters from VLBA 2cm data

续表

图1 OJ287天体在15GHz的6个VLBA图像Fig.1 6 VLBA images of object OJ287

图2 OJ287天体在VLBA 2 cm波段的总流量随时间的变化(1995—2018年)Fig.2 Total flux of object OJ287 versus time at VLBA 2 cm band

3 总结

根据我们的研究，可以得出以下结论：

(1)OJ287天体的射电喷流的模型成分的方位角在-38°到-143°，其方位角变化约为105°。

(2)OJ287天体的VLBA 2 cm波段的射电总流量在1995年到2018年之间变化非常大，总流量总体上是随着时间的推移而增加的。2000年6月27日(2000.489)的总流量最低，为1.24 Jy；2017年3月12日(2017.195)的总流量最高，达到8.75 Jy；在近17年(2000—2017)的时间里，其流量变化了7.51 Jy，平均流量变化量为0.45 Jy/a。

(3)OJ287天体的射电亮温度大约在1011.8～1015.0K。