[論文レビュー] Blazar Discoveries with VERITAS

J. S. Perkins|arXiv (Cornell University)|Jul 28, 2009

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 4

ひとこと要約

VERITASは、2つの高周波数ピークを持つBL ラクス（1ES 0806+524 および RGB J0710+591）と2つの中間周波数ピークを持つBL ラクス（W Com および 3C 66A）を含む4つのブラザールから非常に高エネルギー（VHE）ガンマ線放射を発見し、VHEブラザールカタログを顕著に拡張した。IBLの検出は、ブラザールジェット物理学および銀河間背景光吸収に関する新たな知見をもたらした。

ABSTRACT

Blazars are among the most energetic and violent objects in the universe. By observing blazars at very high energies (VHE, E > 100 GeV) we can better understand blazar emission mechanisms, jet structure, black hole accretion and the extragalactic background light (EBL). VERITAS, an array of four 12-meter diameter imaging atmospheric-Cherenkov telescopes, performs VHE studies of blazars through intense monitoring and discovery campaigns. Most blazars known to emit VHE gamma rays are high-frequency-peaked BL Lacertae (HBL) objects, and VERITAS has discovered VHE emission from two of these: 1ES 0806+524 and RGB J0710+591. VERITAS has also discovered VHE gamma rays from two intermediate-frequency-peaked BL Lacertae (IBL) objects: W Com and 3C 66A. The expansion of the VHE catalog to include IBL objects enables a better understanding of the AGN population as a whole. This contribution presents recent results from the VERITAS blazar discovery program.

研究の動機と目的

• 新しいVHE放射ブラザールの発見を通じて、非常に高エネルギー（VHE）ガンマ線ブラザールカタログを拡張すること。
• 多波長観測とスペクトルエネルギー分布（SED）モデリングを通じて、ブラザールの放射メカニズムを調査すること。
• 遠方のブラザールからのVHE光子のスペクトル減衰を測定することで、銀河間背景光（EBL）を調べること。
• VERITASが微弱で拡張した源、特に視野端付近の源を検出する能力を検証すること。
• 複数の機器（例：VERITAS 対 MAGIC）の観測を比較することで、源の局在に関する曖昧さを解消すること。

提案手法

• 北半球の活動銀河核（AGN）を深さあるモニタリングするために、4台の12メートルの像空気チェレンコフ望遠鏡からなるVERITASアレイを用いた。
• 角度距離分布を用いたポイント源解析により、点状源と整合する過剰事象を同定した。
• 統計的および系関係的不確実性を伴うパワーロウ fit モデルを用いて、光子エネルギースペクトルを再構築した。
• Franceschiniら（2008）のEBL吸収モデルを適用し、宇宙空間での光子-光子対生成を補正した非吸収スペクトルを計算した。
• Swift、Chandra、Fermi衛星と連携した多波長観測により、完全なSEDを構築した。
• 有意性マップと光度曲線を用いて、1晩ごとおよびフレア発生時の時間スケールでの変動を検出した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 VERITASは、VHEカタログにあまり存在しない中間周波数ピークを持つBL ラクス（IBL）からのVHEガンマ線放射を検出できるか？
• RQ2 遠方のブラザール（例：3C 66A）で観測された軟らかいVHEスペクトルは、銀河間背景光（EBL）吸収によってどの程度説明できるか？
• RQ3 新しく発見されたブラザール（例：1ES 0806+524 および RGB J0710+591）のスペクトルエネルギー分布（SED）は、シンクロtron自己コンプトン（SSC）放射モデルをどの程度支持するか？
• RQ4 VERITASは、視野端付近の源、例えばW Comの観測中に観測された1ES 1218+304のような源を検出できるか？
• RQ5 3C 66Aとその隣接源3C 66BのVERITASとMAGICの観測における源局在とスペクトル指数の不一致は、どのように説明できるか？

主な発見

• VERITASは、1ES 0806+524からのVHEガンマ線放射を6.3σの有意度で検出した。300 GeV以上で2.2 × 10⁻¹² cm⁻²s⁻¹の放射度（カブレットネビュラの1.8％）、および統計誤差±1.0、系統誤差±0.3の光子指数3.6 ± 1.0を測定した。
• W Com（IBL）の検出は4.9σの有意度（フレア時21.2σ）で、1.99 × 10⁻¹¹ cm⁻²s⁻¹（9.0％カブレット）の放射度、統計誤差±0.4、系統誤差±0.3のスペクトル指数3.8 ± 0.4を示し、IBLがVHE放射源であることを確認した。
• VERITASは、3C 66A（IBL）を21.2σの有意度で検出（1791個の過剰事象）、1.30 × 10⁻¹¹ cm⁻²s⁻¹（6.0％カブレット）の放射度、統計誤差±0.4、系統誤差±0.6の軟らかいスペクトル指数4.1 ± 0.4を測定した。赤方偏移z = 0.444を仮定したEBL非吸収補正後は、スペクトル指数が硬くなる（Γ = 1.1 ± 0.4）。
• VERITASのデータは、3C 66BがVHE放射源でないことを4.3σで除外し、2007年から2008年の間に源の変動が生じた可能性を示唆するMAGICのやや弱い関連性との矛盾を解消した。
• RGB J0710+591（HBL）は22.4時間の観測後に6.3σの有意度で検出され、2.7 × 10⁻¹² cm⁻²s⁻¹（1.2％カブレット）の放射度、統計誤差±0.3、系統誤差±0.3のスペクトル指数2.8 ± 0.3を測定した。これは、中程度の距離と硬いスペクトルを支持する。
• W Comと3C 66Aの2つのIBLの発見により、VHEブラザールの集団はHBLにとどまらず、広い赤方偏移およびランク範囲でジェット構造とEBL効果を研究する新たな機会が得られた。