かなた望遠鏡によるブレーザーのフレと偏光の相関の調査
笹田真人、植村誠、深沢泰司、川端弘治、池尻祐輝、伊藤亮介、
山中雅之、先本清志、大杉節、吉田道利（広島大学）、佐藤修二、木野勝（名古屋大学）
sasada@hep01.hepl.hiroshima-u.ac.jp
ブレーザー

2. 観測

1. イントロダクション

AGNのひとつジェットを真正面から観測

かなた望遠鏡の利点

ブレーザーの偏光の挙動•可視・近赤外の広帯域の観測•偏光観測が可能•豊富なマシンタイムによるモニター観測•柔軟な観測スケジュールで突発現象にも対応

偏光の挙動は複雑•光度と偏光度には正の相関•偏光を表すQU平面上でランダムな軌道•近年長期的な偏光観測から、偏光には速く変動する成分とゆっくり変動する成分の二つが存在

ブレーザーの特徴

Smith+ 1986
Moore+ 1982

変光天体・突発天体に有利
ブレーザーの特徴•広帯域放射•変光天体•高い偏光方位角

ブレーザーの主な放射•シンクロトロン放射（電波～可視、X線）•逆コンプトン放射（X線～TeV ガンマ線）

光度

電波からガンマ線に至る広帯域放射分から年スケールにわたる変動
高い偏光度

QU平面偏光度1.
2.
3.

シンクロトロン放射 → 高い偏光
偏光方位角は磁場と垂直→ 偏光から磁場情報を取得•短期的な偏光モニター観測•長期的であるが、1週間間隔の粗い観測•多天体の系統的な研究が無い

PKS 1222+216

Mis V1436

PKS 1502+106

1ES 0806+524

Mrk 421

PKS 1510‐089

1ES 1959+650

Mrk 501

PKS 1749+096

1ES 2344+514

OJ 287

PKS 2155‐304

1H 0323+342

OJ 49

QSO 0324+341

3C 273

ON 231QSO 0454‐234

3C 279ON 325

QSO 0954+550

3C 371OQ 530

QSO 1239+044

3C 454.3

PG 1424+240RX J1542.8+6129

3C 66APG 1553+113

S2 0109+224

4C 14.23

PKS 0048‐097

S4 0954+65

4C 49.22

PKS 0215+015

S5 0716+714

AO 0235+164

PKS 0422+004

S5 1803+784

BL Lacertae

PKS 0754+100

モニター期間2008年5月〜2010年12月

4.
4. フレアの系統的調査
フレアの系統的研究
20日以内のフレアが存在
光度と偏光度に相関があった

検証

3. 個別天体

観測期間：2007年7月〜2011年2月
2007

3C 454.3

2008

2009

仮説

短期間のフレアにおいて光度と偏光は普遍的に相関して変化する

多数の天体の偏光モニターからフレアの光度と偏光度の変化を系統的に調べる

フレアの検出2010

FluxPD

1. 3点が凸型になるデータをピークとして検出
2. ピークの±10日をピーク範囲として定義
3. ピーク範囲内において指定されたピークが最大の場
合、フレアのピークと選定する
4. フレア範囲内での光度と偏光度の最大、最小値から振幅を計算する

3等振幅

14.0

Mag

かなた望遠鏡での観測に適した天体

H 1722+119

1ES 0647+250

偏光観測の問題点

多数のブレーザーについて長期で連続的な偏光撮像モニター観測を実施することにより、系統的な偏光の挙動を研究する• 3等の大振幅変動• 毎年2等以上増光するアウトバーストを示す• 10日程度で増減光するフレアが存在

モニター天体（44天体）
1ES 0323+022

15.0

16.0

正の相関

負の相関
erg s cm-11-1P (%)

8150
100
500PA(deg)PA(deg)1008050805090
JD - 2450000

QU平面

1.0
1216201.5x101.0•総天体数 44天体
•総フレア数 166個
•フレア検出天体 29天体
•光度が二倍以上のフレア 28個

r=-0.14±0.30
2.0-11x1030101205070

4780

5100

4790
4800
JD - 2450000

840-150-200-250-300

4810

4950

0.20

4960
4970
JD - 2450000

4980

0.10

0.10
0.05

0.00

U/I

0.10U/I
U/I

偏光方位角

2.0

P (%)

0.5
40

検出したフレア

相関なし

r=-0.85±0.10

-11.5
1.0

2.0

方位角 偏光度 光度

偏光度(%)

光度 (mag)

r=0.91±0.07

0.00

-0.10

補正偏光方位角

光度 (erg/cm2/s)
偏光度(%)
偏光方位角•静穏期、活動期、アウトバースト期が存在•10倍以上増光•活動期では偏光度が10%を超える場合も•アウトバースト時では偏光度が22%に達する•光度上昇に伴って偏光度が上昇•活動期、アウトバースト期に偏光ベクトルが時計・反時計回りに回転•回転Bはほぼ一定の回転率で35日間回転

-0.20
-0.40

-0.30

-0.20

-0.10

Q/I

0.00

-0.10

0.00
Q/I

0.10

-0.10-0.10•光度が二倍以上のフレアを検出した天体 12天体
•大フレアの光度と偏光度の相関（相関係数で判断）（正, 負, 有意な相関なし）= （13, 5, 10）正負の相関のフレアはQU平面上では同様の動き
起点によって相関が変わる

-0.05

-0.10

Time

Time

検出したフレアの一例：光度と偏光度の相関の有無

5600-25400erg s cm5200

2010年観測補正偏光方位角•静穏期、活動期、アウトバースト期が存在•10倍以上増光•活動期では偏光度が10%を超える場合も•アウトバースト時では偏光度が22%に達する•光度上昇に伴って偏光度が上昇•活動期、アウトバースト期に偏光ベクトルが時計・反時計回りに回転•回転Bはほぼ一定の回転率で35日間回転

4800
5000
JD - 2450000-2

2009年観測

4600

U/I

4400

-0.05

0.00

0.05

→ 偏光の長期成分の寄与により相関が異なる

0.10

Q/I

相関図の特徴• モニター期間中で光度が15倍以上変動• 20日程度のフレアが5つ存在• 長期的な変動成分の上にフレア• 偏光度が34%に達する• フレアA, Bにおいて光度に相関して偏光度が上昇• フレアC, D, Eでは偏光度はあまり変化しない• フレアA, B時には偏光方位角はほぼ一定• 光度と偏光度には正の相関がある
 相関係数 r = 0.740.090.14

各フレアが固有の偏光ベクトルを持つ•小フレアでの相関は弱い
1.大フレアが発生した場合、偏光が大きく変化
2.小フレアの場合、頻度が高い小フレアの重なり合せにより偏光の変化が小さくなる

フレアの発生領域の磁場は揃っている

フレアの光度と偏光度の振幅の相関図

偏光度振幅 (PMax - PMin)

AO 0235+164•小さな振幅のフレアの発生頻度は高く、大きな振幅のフレアは低い•フレアの光度と偏光度の振幅には正の相関→ フレアによって偏光が変化

フレア無し

フレア無し

光度比 FMax / FMin

PKS 1510-089• モニター期間中で光度が25倍以上変動• 10日程度の大振幅フレアが存在• フレア時は光度が10倍以上変動• AO 0235+164と同様に長期的な変動成分の上にフレア• 偏光度が36%に到達• フレア時には光度に相関して偏光度が上昇
 フレア時の偏光度ピークは光度ピークに先行• フレア時に偏光方位角は変化• 光度と偏光度には正の相関がある
 相関係数 r = 0.700.120.19

5. まとめ• 光度が10倍以上変動するフレアが多数のブレーザーで検出• 増光時に偏光度が上昇• AO 0235+164, PKS 1510‐089において光度と偏光度に正の相関• 偏光度が30%を超える場合も複数存在• ブレーザー44天体において166個のフレアを検出• 28のフレアは光度が2倍以上変動• フレアの光度と偏光度の振幅には正の相関• 大振幅フレアにおいては相関が強い• 小フレアでは相関が弱い