[論文レビュー] Multiwavelength observations of the blazar BL Lacertae in June 2015

Shimpei Tsujimoto, M. Vázquez Acosta+10 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2017

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、2015年6月にMAGIC望遠鏡によって検出されたVHEガンマ線フレア中に、低周波数ピークを持つBL Lacertaeの多波長観測を報告する。このフレアは、200 GeV以上でクレーブスネビュラの40%の放射束で、25σの有意性に達し、他のバンドでの同時活動を示さなかったため、孤立したVHEフレアであることが確認された。これは、BL LacsとFSRQsの間の中間状態を示唆する複雑な放射メカニズムを示唆している可能性がある。

ABSTRACT

BL Lacertae is a blazar at the redshift of z = 0.069, eponym of the BL Lac blazar type. It is also a prototype of the low-frequency-peaked BL Lac (LBL) subclass. It was first detected in sub-TeV gamma-ray range by MAGIC in 2005. In 2015, MAGIC observations of BL Lacertae were triggered by the Fermi-LAT analysis report in the MAGIC group, and were performed during 10 individual nights between 15th and 28th June for a total of 8.6 h. The measured gamma-ray flux varied from 40\% to 10\% of the Crab nebula flux above 200 GeV in the nights from 15th to 17th June. In particular, a fast variability was found during the nights of 15th and 17th June. % with a halving time scale of (33+/-9) minutes, statistical errors only. We also performed multi-wavelength (MWL) observations in the radio, optical, UV, X-ray and gamma-ray bands, and %the MWL light curves indicate that the very high energy gamma-ray flare was a so-called orphan flare, %i.e. no simultaneous activity in other wavebands was observed. the MWL light curves indicate that no apparent simultaneous activity in other wavebands accompanying the very high energy gamma-ray flare in June 2015 like an another occurrence of an orphan very high energy flare. In this proceedings we will present the results of the campaign and discuss their implications on our understanding of the object.

研究の動機と目的

• 2015年6月にMAGICが検出したVHEガンマ線フレア中におけるBL Lacertaeの多波長的挙動を調査すること。
• VHEフレアが、特にHEガンマ線、X線、UV、光学、電波バンドで同時にフレア活動を伴っていたかどうかを特定すること。
• 観測された孤立フレアが、低周波数ピークを持つBL Lacオブジェクトのスペクトルエネルギー分布（SED）および放射モデルに与える意味を評価すること。
• SEDの特徴が、BL Lacsとフラットスペクトル電波クェーサー（FSRQs）の間の中途半端な状態を示唆するかどうかを検討すること。

提案手法

• MAGIC望遠鏡は、2015年6月15日から28日までの10日間にわたり、合計8.58時間の観測を実施した。観測はウッブルポイントモードで実施され、天頂角は14°から32°の間であった。
• Fermi-LATは、2015年5月1日から7月31日まで、毎日のHEガンマ線光曲線を提供した。これはフレア期間をカバーしていた。
• Swift衛星は、XRT、UVOT、BATの各機器を用いて31回の観測を実施し、X線、UV、光学の光曲線を取得した。
• 光学監視は、ラ・パルマに設置された35 cmのCelestron望遠鏡を用いたTuorulaブルーザ監視計画によって実施された。
• 電波光曲線は、MetsähoviおよびOVRO電波望遠鏡から得られ、43 GHzでのボストンブルーザ監視計画の追加データも含めた。
• スペクトルエネルギー分布（SEDs）は、全波長帯からのデータを用いて構築された。MAGICデータは、[8]のモデルを用いてEBL吸収補正が施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2015年6月のBL LacertaeのVHEガンマ線フレア中に、他の波長帯でも同時に活動が見られたか？
• RQ2 他のバンドでの相関フレアが観測されなかったことから、VHEフレアの起源について何が示唆されるか？
• RQ3 フレア中のBL LacertaeのSEDは、典型的なFSRQおよびBL LacのSEDとどのように比較できるか？
• RQ4 観測されたSED特性が、BL LacsとFSRQsの間の中途半端な状態を示唆する可能性はあるか？
• RQ5 宇宙背景光（EBL）は、観測されたVHEスペクトルの形をどのように決定づけるか？

主な発見

• VHEガンマ線フレアは16σの有意性で検出され、2015年6月15日にはピークで25σに達した。これは200 GeV以上でクレーブスネビュラの40%の放射束に対応する。
• VHE放射束は急速に変化し、6月15日から17日にかけて、クレーブスネビュラの40%から10%に低下した。これは1日未満の時間スケールでの高速変動を示している。
• X線、UV、光学、電波バンドでは、VHEフレア中に同時にフレア活動が観測されなかったため、孤立フレアであることが確認された。
• Fermi-LATのHEガンマ線光曲線はMJD 57193の周辺に顕著なピークを示したが、VHEフレアとはタイミング的・放射束レベルで強い相関は見られなかった。
• フレア中のSEDは、FSRQsに類似した広い逆コンプトン成分を示したが、コンプトン支配度は低く、FSRQsとBL Lacsの間の可能性のある中間状態を示唆している。
• 光学偏光の強い変動が観測されず、UVバンドでの滑らかな変動が継続していたことから、電磁スペクトル全体で一貫した活動が見られないことがさらに裏付けられた。