[論文レビュー] A Multiwavelength Cross-Correlation Variability Study of Fermi-LAT Blazars

V. Patiño-Álvarez, A. Carramiñana+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2013

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 4被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、16個のFermi-LATで検出されたブラザールに、可視光（Vバンド）、近赤外（J、H、K、Ks）、およびガンマ線帯域におけるクロス相関解析を用いて多波長変動を調査した。ICCF、DCCF、ZDCFの3つの統計的手法を適用した結果、すべての源で近赤外帯域が同時に変動しており、13個の対象で可視光帯域とNIR帯域の間に有意な相関が認められた。また、4つのブラザール（PKS 1510-089および3C 454.3を含む）で、ガンマ線と可視光／NIR放射の間に遅れのある相関（1〜22日）が観測された。

ABSTRACT

We carried out a multiwavelength cross-correlation analysis of a sample of 16 blazars detected by Fermi/LAT. The purpose is to investigate if there exists correlations between the distinct bands we analyze in this work. We searched for cross-correlated delays between emissions in optical, near-infrared and γ-ray bands for 16 blazars detected by Fermi-LAT, using three methods previously discussed in the literature: the interpolated cross-correlation function, the discrete cross-correlation function and the Z-transformed discrete cross-correlation function. Our results confirm the expectation that in all our sample the four NIR bands vary simultaneously. For three objects of our sample (3C 273, Mrk 501, and PMN J0808-0751), no correlation is found between any of the bands available for this study. For the remaining thirteen, a correlation was found between the V band and the NIR bands, indicating that in most of them the V band and the NIR bands vary simultaneously. For 4 objects (3C 454.3, PKS 0235+164, PKS 1510-089, and PKS 2155-304) a delayed correlation between the γ-ray emission and the NIR+V bands was found.

研究の動機と目的

• Fermi-LATで検出されたブラザールにおける多波長放射（可視光、NIR、ガンマ線）のクロス相関を調査すること。
• 放射帯域間の時間遅れを特定し、放射領域の位置と物理的プロセスを推定すること。
• OVV型とBL Lac型ブラザールの間で変動行動の違いを評価すること。
• ICCF、DCCF、ZDCFの3つのクロス相関手法の結果を検証・比較すること。
• ガンマ線と低エネルギー放射の間に有意な時間遅れを示す源を同定し、今後のSEDモデリングに活用すること。

提案手法

• 等間隔サンプリングに光曲線を再サンプリングし、時間遅れごとに相関係数を計算するために、補間されたクロス相関関数（ICCF）を適用した。
• 不規則にサンプリングされた離散的光曲線間の相関を、さまざまな遅れで計算するために、離散的クロス相関関数（DCCF）を用いた。
• 固定された11組のペアを用いたZ変換済み離散的クロス相関関数（ZDCF）を実装し、統計的頑健性を高め、ノイズを低減した。
• ZDCFアルゴリズムを改良し、ペアの割り当てを最も負の遅れから開始することで、重複したペアの使用を減らし、バインの整合性を向上させた。
• Fisherのz変換と誤差伝搬を用いて有意水準を計算し、相関係数の信頼区間を推定した。
• OAGH、SMARTS、SPOL、WEBT、AAVSONetの複数の観測所からのデータを統合し、2007年から2012年までの広範な時間的カバレッジを確保した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Fermi-LATで検出されたブラザールにおける可視光と近赤外放射は、同時に変動するか？
• RQ2 ガンマ線放射と可視光／NIR放射の間に時間遅れがあるか。その場合、その大きさは何か？
• RQ3 OVV型とBL Lac型ブラザールの間でクロス相関行動に差異があるか？
• RQ4 不規則にサンプリングされた光曲線に対して、ICCF、DCCF、ZDCFのどの手法が最も信頼性の高い遅れ推定値を提供するか？
• RQ5 ガンマ線と低エネルギー放射の間に複数の時間遅れが観測される源は存在するか？

主な発見

• 16個のすべてのブラザールで、J、H、K、Ksの4つの近赤外帯域が同時に変動しており、NIR放射プロセスの整合性が確認された。
• 16個のうち13個の源で、VバンドとNIR帯域の間に有意な相関が認められ、可視光とNIR放射領域が共に動いていることを示した。
• 3C 273、Mrk 501、PMN J0808-0751の3つの源では、いかなる帯域ペアに対しても有意な相関が認められず、複雑または分離した放射メカニズムを示唆した。
• 3C 454.3、PKS 0235+164、PKS 1510-089、PKS 2155-304の4つのブラザールで、ガンマ線と可視光／NIR放射の間に遅れのある相関が観測され、それぞれ1.1±1.8日（3C 454.3）、22±11日（PKS 0235+164）、7.3±4.0日（PKS 1510-089）、3.5±2.3日（PKS 2155-304）の遅れが得られた。
• 3C 279では、ゼロ遅れ付近と約250日付近の2つの相関ピークが潜在的に観測され、複数の放射成分または複雑な変動構造の可能性を示唆した。
• OVV型とBL Lac型の間でクロス相関行動に有意な差は認められず、両サブタイプ間で同様の放射メカニズムが存在することが示された。