平谱射电类星体3C 273 在γ射线、射电和光学波段的相关性分析

(云南师范大学 物理与电子信息学院，云南 昆明 650500)

耀变体(Blazars)是一种相对论性喷流几乎正对着地球的活动星系核(Active Galatic Nuclei,AGN)，具有从射电到高能伽玛射线的非热连续辐射、大幅度快速光变、高且变化的偏振、视超光速运动等特点[1].耀变体分为平谱射电类星体(FSRQs)和蝎虎天体(BL Lac天体)，其中BL Lac天体缺少或者只有很弱的发射线[2,3].对于耀变体的连续辐射的产生机制，特别是高能伽玛射线的产生机制，人们提出了不同的辐射模型进行解释，如:同步自康普顿(Synchrotron Self -Compton，SSC)模型[4～6]，外康普顿机制[7](EC)，由质子级联效应产生的极端相对论电子的同步辐射[8](PIC)等，目前达成一致看法的是γ辐射来自喷流.不同波段的辐射流量变化暗示着不同波段之间可能存在各种不同的关系，这些关系可以用来区别各种不同的辐射机制.因此研究各波段之间的相关性是有着非常重大的意义.

3C 273(别名PKS 1226+023)是第一个被证认为河外源的类星体，红移z=0.158.Dai等[9]利用离散相关函数方法对3C 273多波段之间分别进行了相关性分析，结果显示不同的射电波段之间有很强的相关性，射电和光学B波段之间是弱相关的.陈永军等[10]利用DCF方法对AO 0235+164在4个波段上流量变化作相关性分析，结果表明AO 0235 + 164在5 GHz、8 GHz、14.5 GHz和光学B波段的辐射之间存在着明显的相关性.

那么，高能伽玛射线波段辐射与射电和光学等低能波段辐射是否也存在相关性呢？为此,我们用最新的伽玛射线卫星数据、欧文斯谷射电天文台的15GHz射电数据以及斯图尔德天文台的V波段光学数据进行相关性分析.

1 数据整理

本文收集了来自Fermi伽玛射线空间卫星在γ射线(0.1～300 GeV)波段的观测数据[11]，共131个数据点，光变曲线如图1中的上图.从欧文斯谷天文台 (OVRO) 收集了共712个数据点在15GHz的射电数据，光变曲线如图1中的上图[12].另外，还从亚利桑那大学的斯图尔德天文台(Steward Observatory)收集了共375个数据点的光学V波段的观测数据并且还把星等数据转换为流量数据[13]，公式如下：

其中,mv是光学V波段的星等值，Fv是光学V波段流量值.光变曲线如图2中的上图所示.

2 相关性分析

离散相关分析法(DCF)是用来分析两组离散数据的相关性的方法之一[14～16].该方法最大的优点是比较适合天文观测数据在时域分布上的不均匀性，它不像其它方法那样需要进行插值，因而没有“人造数据”的加入，另外该方法能够得到相关系数的比较确定的误差，因此能够判断结果的可靠性.DCF方法是Edelson研究时间延迟时引入的，这种方法一般用来计算时间延迟，通过计算时间延迟来研究天体的结构和其他性质[17].

离散相关函数方法的定义为:如任意两个离散数据序列ai和bj,则离散相关函数值为

式中,DCF(τ)就是离散相关函数，在延时域内对延时进行区间划分，每一区间间隔为Δτ，这样可以得到一个非常有用的DCF(τ)，对于没有数据点的某个区间，则DCF(τ)不取值.当两个相关序列相同时得到离散自相关系数，不相同时可得到离散互相关系数.在离散相关函数的分析图上，DCF的峰值越大，说明两列数据的相关性越强，反之越弱.如果DCF的峰值在大于零的一侧,则表示数据a超前于数据b，如果DCF的峰值在小于零的一侧，则表示数据a滞后于数据b.

通过离散相关函数对 3C 273 γ射线和射电波段之间、γ射线和光学V波段之间、射电和光学V波段之间的辐射流量数据分别进行相关性分析，运用Fortran编写程序计算结果如图1、图2、图3，其中图1的上图是射电和γ射线波段的光变曲线图，下图是射电和γ射线波段的相关性结果图，从图中可以看出相关系数最大值DCF=0.92,射电波段超前于γ射线波段(时间延迟)455～478天，表明射电和γ射线波段的辐射都来自喷流，γ射线很可能产生于同步自康普顿(SSC)过程，与Fan等的观点是一致的[19].图2的上图是γ射线和光学V波段的光变曲线图，下图是γ射线和光学V波段的相关性结果图，从图中可以看出γ射线和光学V波段之间没有相关性，与刘文广等的结论不一致[20].图3的上图是射电和光学V波段的光变曲线图，下图是射电和光学V波段的相关性结果图，从图中也可以看出射电和光学V波段之间没有相关性，与王兴华等的结论有所不同[21].因为光学辐射与伽玛射线以及射电辐射都没有相关性，因此，我们认为光学波段光子可能是中心黑洞的吸积盘的辐射和喷流内区等各种辐射区的光子的混合.

图1 3C 273在射电和γ射线波段之间的相关性分析结果

图2 3C 273在γ射线和光学V波段之间的相关性分析结果

图3 3C 273在射电和光学V波段之间的相关性分析结果

3 结论和讨论

本文收集了3C 273在γ射线(0.1～300 GeV)、15GHz射电和光学V波段的光变数据，从光变曲线可以看出，3C 273在3个波段的辐射都是非常活跃的.为了研究其3个波段之间的相关性，本文利用了离散相关函数方法分别进行了分析，分析结果显示γ射线和射电波段之间的相关性较强，而γ射线和光学V波段之间、射电和光学V波段之间没有相关性.表明这些射电波段和伽玛射线的辐射可能来源于喷流的相同或者相近的区域.王兴华等[21]对3C 273的射电和光学U波段之间分别进行了相关性分析，结果只有射电和光学U波段之间存在弱相关，与本文的射电和光学V波段之间没有相关性的结论不一致.其中伽玛和射电辐射流量之间的关系可以用外康普顿(EC)散射模型来解释[22].