[論文レビュー] ATCA monitoring of gamma-ray loud AGN

J. A. Stevens, P. G. Edwards+9 more|arXiv (Cornell University)|May 10, 2012

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 10

ひとこと要約

本研究では、4.5〜41 GHzの周波数で、オーストラリア・テレビジョン・コンパクトアレイ（ATCA）を用いて133個のγ線活性AGNを複数エポックにわたって電波モニタリングした。これにより、精密なスペクトル指数の測定が可能となった。主な発見は、変動する源の72–89%がスペクトル折り返し周波数のシフトを示しており、これはジェット活動に関連する高周波数帯の明るみ増加を示しており、逆コンプトン散乱によるγ線放射メカニズムの理解に寄与する。

ABSTRACT

As a critical part of the Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry (TANAMI) program, in November 2007 the Australia Telescope Compact Array (ATCA) started monitoring the radio spectra of a sample of southern hemisphere active galactic nuclei (AGN) that were selected as likely candidates for detection (as well as a control sample) by the Large Area Telescope (LAT) aboard the Fermi Gamma Ray Space Observatory. The initial sample was chosen based on properties determined from AGN detections by the Energetic Gamma Ray Experiment Telescope (EGRET). Most of the initial sample has been detected by Fermi/LAT and with the addition of new detections the sample has grown to include 226 AGN, 133 of which have data for more than one epoch. For the majority of these AGN, our monitoring program provides the only dynamic radio spectra available. The ATCA receiver suite makes it possible to observe several sources at frequencies between 4.5 and 41 GHz in a few hours, resulting in an excellent measure of spectral index at each epoch. By examining how the spectral index changes over time, we aim to investigate the mechanics of radio and gamma-ray emission from AGN jets.

研究の動機と目的

• AGNジェット内の電波スペクトル変動とγ線放射との関連を調査すること。
• スペクトル折り返し周波数のシフトがγ線フレア活動と相関するかどうかを特定すること。
• 特に高エネルギー活動を示す南半球のAGNに対して、唯一の動的電波スペクトルデータを提供すること。
• 複数エポックにわたる、ブレーザーおよびフラットスペクトル電波クェーサーの電波放射特性を特徴づけること。
• 準同時的な広帯域電波データを提供することで、多波長SEDモデリングを支援すること。

提案手法

• スペクトル指数の迅速な測定を可能とするために、5.5、9、17、19、38、40 GHzで1回の観測セッション内でATCA観測を実施した。
• C1730プロジェクトを用いた多周波数・多エポックモニタリングキャンペーンを実施し、2007年11月から2009年2月以降にかけての観測を実施した。
• コンパクトアレイ広帯域バックエンド（CABB）により、4 GHz帯域幅（周波数ごとに2 GHz）を提供し、スペクトル分解能と感度が向上した。
• 複数エポックにわたるflux密度測定を用いてスペクトル指数の変化を分析し、スペクトル折り返し周波数の変化を用いて変動を評価した。
• Roma-BZCAT、CGraBS、1LACカタログを用いて、BL Lacs、FSRQs、または未分類のブレーザーとして源を分類した。
• スペクトル変動中の磁場の向きの変化を評価するために、偏光測定が行われた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AGNジェットにおけるスペクトル折り返し周波数のシフトは、γ線フレア活動と相関するか？
• RQ2 BL Lacs、FSRQs、未分類のブレーザーにおいて、スペクトル指数の変化はどのように異なるか？
• RQ3 電波スペクトルにおける高周波数帯のflux増加は、どの程度γ線の爆発的増光と一致するか？
• RQ4 スペクトル変動を用いて、AGNジェット内での粒子加速の位置およびダイナミクスを推定できるか？
• RQ5 VLBIコンポonentの噴出時に、電波スペクトル特性はどのように変化するか？

主な発見

• BL Lacsの72%、FSRQsの87%、未分類ブレーザーの80%がスペクトル指数の変動を示した。
• 未分類源の89%もスペクトル変動を示しており、広範な電波スペクトルダイナミクスが存在することが示された。
• 変動する源の97%が、少なくとも1つのエポックで最高周波数帯にスペクトル折り返し周波数を示しており、周期的な高周波数帯の明るみ増加を示唆している。
• 変動する源の大多数がフレア状態においてスペクトル折り返し周波数が高周波数側にシフトしており、高周波数帯での放射強度増加を示している。
• 多くの南半球AGN、特にFermi/LATで検出された源に対して、本研究が唯一の動的電波スペクトル光曲線を提供している。
• 偏光モニタリングは継続中であり、スペクトル変動中に磁場の向きの変化が明らかになる可能性があり、ジェット物理学に関する知見が得られるだろう。