[論文レビュー] Long term monitoring of bright TeV Blazars with the MAGIC telescope

F. Göebel, Michael Backes+10 more|ArXiv.org|Sep 13, 2007

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、MAGIC望遠鏡を用いて、Mrk421、Mrk501、1ES1959+650という3つの明るいTeVブラザラーの長期的かつ偏りのない監視計画を提示している。均等に間隔を空けた短時間の観測（30–60分）を用い、クレーブス流量の25％に達するようなflux状態を検出する。この研究により、偏りのないフレア統計が可能となり、オピニオン・オブザーバー（ToO）観測が誘発され、X線トリガーでは検出できないレアなオーファンフレア（フレア）を捉えることが可能となる。

ABSTRACT

The MAGIC telescope has performed long term monitoring observations of the bright TeV Blazars Mrk421, Mrk501 and 1ES1959+650. Up to 40 observations, 30 to 60 minutes each have been performed for each source evenly distributed over the observable period of the year. The sensitivity of MAGIC is sufficient to establish a flux level of 25% of the Crab flux for each measurement. These observations are well suited to trigger multiwavelength ToO observations and the overall collected data allow an unbiased study of the flaring statistics of the observed AGNs.

研究の動機と目的

• 明るいTeVブラザラーの偏りのない長期的監視を実施し、固有のflux変動およびフレア行動を研究すること。
• オンライン解析を用いたリアルタイムでの高flux状態の検出により、ターゲット・オブ・オポーチュニティ（ToO）観測を可能にすること。
• 同時にX線活動を示さないVHEフレア（オーファンフレア）をレアに捉えることで、ハドロニック放射メカニズムの検証を可能にすること。
• 低・中程度のflux状態を含む、さまざまなfluxレベルにおける高統計データを提供し、VHEガンマ線天文学においてはめったに観測されない状態をカバーすること。
• 多波長相関研究を支援し、ニュートリノイベントとの相関探索における統計的有意性を高めること。

提案手法

• 観測可能な年間を通じて、定期的な間隔でMrk421、Mrk501、1ES1959+650を短時間（30–60分）で観測し、偏りのないサンプリングを確保する。
• MAGIC望遠鏡の高い感度（エネルギー閾値〜60 GeV）を活用し、20–60分の観測でクレーブス流量の25％に達するfluxレベルを検出可能とする。
• データ取得中にfluxレベルを推定するリアルタイムのオンライン解析を実装し、フレア状態の迅速な同定を可能にする。
• 月が一部または薄明るい状態のとき、もしくは曇天時を優先することで、深宇宙観測への影響を最小限に抑えつつ、十分な感度を維持する。
• 以前の高flux状態によって引き起こされた観測を除外することで、フレア状態分布の統計的妥当性を保証する。
• 事前にスケジュールされた多波長キャンペーン（例：X線人工衛星）のデータを、誤差が小さい偏りのない測定値として統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 明るいTeVブラザラーの長期的監視において、flux状態の偏りのない分布はどのようなものか？
• RQ2 MAGIC望遠鏡は、同時にX線活動を示さないオーファンフレア（VHEフレア）を検出・トリガーできるか？
• RQ3 Mrk421、Mrk501、1ES1959+650におけるフレア状態の頻度はどの程度で、そのflux倍増時間はどのくらいか？
• RQ4 VHEフレア状態は、ニュートリノイベントなどの他の高エネルギー現象とどの程度相関しているか？
• RQ5 低・中程度のflux状態は、HBLブラザラーにおけるジェット放射メカニズムの理解にどのように寄与するか？

主な発見

• 2006年4月～5月の監視計画の初期段階で、Mrk421がフレア状態（クレーブス流量の2倍以上）にあった。
• MAGIC望遠鏡の感度により、30分間の観測でクレーブス流量の30％のfluxレベルを検出可能であり、リアルタイムでのフレア検出が可能である。
• 1ソースあたり最大40回の短時間観測が計画されており、Mrk421およびMrk501は30分、1ES1959+650はより暗いため60分の観測が実施され、フレア同定に十分な信号対雑音比が確保された。
• 事前にスケジュールされた多波長キャンペーンからのデータは、統計誤差が長時間積算により著しく低減されているため、偏りのない測定値として統合された。
• 監視計画は、低・中程度のflux状態を含む多様なflux状態を捉え、フレア行動の統計的根拠に裏付けられたデータセットを提供した。
• X線トリガーによるバイアスを避けることで、ハドロニック放射メカニズムの検証に不可欠なレアなオーファンフレアの検出が可能となった。