[論文レビュー] Correlation of Fermi-LAT sources with the AT20GHz radio survey

G. Ghirlanda, G. Ghisellini+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2010

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 4被引用数 39

ひとこと要約

本研究は、Fermi-LAT 11か月分の源カタログ（1FGL）とAT20GHz電波サーベイ（AT20G）をクロス相関させ、南天の230個のFermi源に対して高確率の電波対応源を同定した。BL LacsおよびFSRQsの両者において、γ線放射度（E > 100 MeV）と20 GHz電波放射度の間に統計的に有意な相関（p > 3σ）が確認され、放射度相関勾配は約0.85であった。同定された関連源は通常、フラットスペクトルの電波源であり、赤方偏移z = 2.4の高赤方偏移FSRQとz ~ 0.4のBL Lacs候補を含む8例の新しいブルーザー関連源が特定された。

ABSTRACT

We cross correlate the Fermi 11 months survey catalogue (1FGL) with the 20 GHz Australia Telescope Compact Array radio survey catalogue (AT20G) composed by 5890 sources at declination <0 deg. Among the 738 Fermi sources distributed in the southern sky we find 230 highly probable candidate counterparts in the AT20G survey. Of these, 222 are already classified as blazars (176 of known type and 46 of unknown optical class) in the Fermi 1-year LAT AGN Catalogue (1LAC) and 8 are new associations. By studying the gamma-ray and radio properties of these associations we find a strong correlation between the gamma-ray flux (above 100 MeV) and the 20 GHz flux density. This correlation is more than 3 sigma statistically significant both for the population of BL Lacs and of FSRQ considered separately. We also find that the radio counterparts associated to the Fermi sources have on average flat radio spectra between 5 and 20 GHz and that Fermi gamma-ray sources are not preferentially associated with "ultra inverted spectrum" radio sources. For 2 of the 8 new associations we build the broad band spectral energy distribution combining Fermi, Swift and radio observations. One of these two sources is identified with the high redshift FSRQ Swift J1656.3-3302 (z=2.4) and we classify the other source as a candidate new FSRQ. We also study the brightest radio source of the 46 associations without an optical classification and classify it as a new BL Lac candidate "twin" of the prototypical BL Lac OJ 287 if its redshift is somewhat larger, z~0.4.

研究の動機と目的

• AT20G 20 GHzサーベイを用いて、南天のFermi 1FGL源の高確率電波対応源を同定すること。
• ブルーザー集団、特にBL LacsおよびFSRQsにおけるγ線と電波放射度の相関を調査すること。
• 全波長スペクトルエネルギー分布（SED）を用いた新規関連源の分類を行い、赤方偏移およびスペクトル型を特定すること。
• Fermi γ線源が、超逆スペクトル電波源かフラットスペクトル源かに優位に関連するかどうかを評価すること。
• ブルーザーにおけるγ線と電波放射メカニズムの物理的関連性をより深く理解すること。

提案手法

• Fermi 1FGLカタログ（11か月調査）とAT20G 20 GHz電波サーベイをクロス相関させ、角度的分離が5弧分未満かつ関連確率が80％以上の源を選択する。
• AT20Gサーベイの均一な5–20 GHz放射度測定値を用いて、電波スペクトル特性を分析し、フラットスペクトルまたは逆スペクトル源に分類する。
• Fermi-LAT、Swift、AT20Gのデータを統合して、選択された源の全波長スペクトルエネルギー分布（SED）を構築する。
• Ghisellini & Tavecchio (2009)のシンクロトロン逆コンプトンモデルをSEDにフィットさせ、源タイプの分類と赤方偏移の推定を行う。
• 線形相関と有意性検定（p > 3σ）を用いて、γ線放射度（E > 100 MeV）と20 GHz放射度の統計的分析を行う。
• SEDの形状、変動性、およびOJ 287のような既知のブルーザー型テンプレートとの比較に基づき、新規関連源の分類を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Fermiで検出されたブルーザーにおいて、γ線放射度（E > 100 MeV）と20 GHz電波放射度の間に統計的に有意な相関があるか？
• RQ2 Fermi γ線源は、超逆スペクトル電波源かフラットスペクトル源に優位に関連するか？
• RQ3 クロス相関による同定で得られた新規関連源は、多波長SEDを用いてFSRQまたはBL Lacsに分類可能か？
• RQ4 新規関連源の中での最も明るい未分類電波源の赤方偏移とスペクトルエネルギー分布は何か？
• RQ5 関連する源の電波スペクトル指数は、一般的なブルーザーと比較してどう異なるか？

主な発見

• BL LacsおよびFSRQsの両者において、γ線放射度（E > 100 MeV）と20 GHz電波放射度の間に強い統計的有意な相関（p > 3σ）が存在し、相関勾配は約0.85であった。
• 230件の関連源のうち222件は1LACカタログで既にブルーザーと分類済み（176件は既知タイプ、46件は光学分類不明）、残りの8件は新規関連源であった。
• 8件の新規関連源には、赤方偏移z = 2.4の高赤方偏移FSRQ（Swift J1656.3–3302）と、典型的なFSRQに似たSEDを示す候補新FSRQが含まれる。
• 最も明るい未分類源（1FGL J1326–5256）のSEDはOJ 287とほぼ同一であり、赤方偏移z ~ 0.4のBL Lacs候補、OJ 287の「双子」ともいえる源であることが示唆された。
• Fermi源の電波対応源は5–20 GHzの範囲で主にフラットスペクトル源であり、超逆スペクトル源（α(5–20 GHz) > +0.7）は3件にとどまり、このような源に優位性がないことが示された。
• 本研究は、フラットスペクトル電波源がFermi γ線源の主要な電波対応源であることを確認し、ブルーザー・シーケンスモデルを支持した。