[論文レビュー] The γ-ray sky seen at X-ray energies. II. The Swift hunt of Fermi BL Lac objects among unidentified γ-ray sources

E. J. Marchesini, A. Paggi+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 1, 2020

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 93被引用数 2

ひとこと要約

本研究では、Fermi未関連γ線源（UGSs）のうち潜在的なBL Lac候補を特定するために、Swift/XRTのX線データを用い、X線特性と多波長データを統合した。50個のBL Lac候補を確認したが、そのうち12個は典型的な中赤外または電波BL Lacの特徴を示さなかった。X線による選別法が、UGSsに隠れたBL Lac対象を特定する強力な手法であることが示された。

ABSTRACT

Context. Nearly 50% of all sources detected by the Fermi Large Area Telescope are classified as blazars or blazar candidates, one of the most elusive classes of active galaxies. Additional blazars can also be hidden within the sample of unidentified or unassociated γ-ray sources (UGSs) that constitute about one-third of all gamma-ray sources detected to date. We recently confirmed that the large majority of Fermi blazars of the BL Lac subclass have an X-ray counterpart. Aims. Using the X-ray properties of a BL Lac training set and combining these with archival multifrequency information, we aim to search for UGSs that could have a BL Lac source within their γ-ray positional uncertainty regions. Methods. We reduced and analyzed the Swift X-ray observations of a selected sample of 327 UGSs. We then compared the X-ray fluxes and hardness ratios of all sources detected in the pointed fields with those of known Fermi BL Lacs. Results. We find at least one X-ray source, lying within the γ-ray positional uncertainty at 95% confidence level, for 223 UGSs and a total of 464 X-ray sources in all fields analyzed. The X-ray properties of a large fraction of them, eventually combined with radio, infrared, and optical information, exhibit BL Lac multi-frequency behavior, thus allowing us to select high-confidence BL Lac candidates; some of them were recently observed during our optical spectroscopic campaign which confirmed their nature. Conclusions. We find that out of 50 X-ray sources that were confirmed as BL Lacs through optical spectroscopy, 12 do not show canonical mid-infrared or radio BL Lac properties. This indicates that the selection of X-ray BL Lac candidates is a strong method to find new counterparts within Fermi UGSs. Finally, we pinpoint a sample of 32 Swift/XRT candidate counterparts to Fermi UGSs that are most likely BL Lac objects.

研究の動機と目的

• Fermi未関連γ線源（UGSs）の中に隠れたBL Lac対象を特定し、未解明なFermi源の割合を説明すること。
• 既知のFermi BL LacsのX線特性が、UGSs内の新しい対応対象を同定するための信頼できる選別基準として機能するかを検証すること。
• X線データとアーカイブの電波、赤外、可視光情報の統合により、候補源の性質を確認すること。
• 多波長解析を通じて、高信頼性のBL Lac対応対象を特定することで、未関連γ線源の数を削減すること。

提案手法

• 327個のFermi未関連γ線源（UGSs）のSwift/XRT観測データを低減・分析し、95％信頼区間のγ線位置不確実性領域内にX線対応対象が存在するかを同定した。
• 検出されたX線源のX線輝度および硬度比を、既に明確に定義された既知のFermi BL Lacsの訓練セットと比較した。
• 電波、赤外、可視光の多波長データを統合し、BL Lac特性に一致する多周波数的挙動を評価した。
• 選別された候補者に対して光学スペクトロスコピーの追従観測を実施し、その性質がBL Lacであることを確認した。
• 統計的基準を用いて、X線および多波長特性に基づき、高信頼性のBL Lac候補として分類した。
• 最終的に、Fermi UGSsの対応対象として最もBL Lacに近いとされる32個の高優先度Swift/XRT候補を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 X線特性のみを用いて、未関連Fermiγ線源の中からBL Lac候補を同定できるか？
• RQ2 未関連Fermi源のうち、位置不確実性領域内にX線放射を行うBL Lac対象を有するものは何個あるか？
• RQ3 確認されたBL Lac候補の中に、典型的な中赤外または電波BL Lacの特徴を示さないものがあるか。これは標準的な選別基準に挑戦するものか？
• RQ4 電波、赤外、可視光の多波長データは、X線データからのBL Lac候補選別における信頼性をどの程度向上させるか？
• RQ5 X線ベースの同定法により、Fermi UGSsのどの程度がBL Lac対象によって説明可能になるか？

主な発見

• 327個の未関連Fermi源のうち、223個の源について、95％信頼区間のγ線位置不確実性領域内に少なくとも1つのX線源が存在した。
• 分析されたすべてのSwift/XRTフィールドで合計464個のX線源が検出され、その多くがBL Lacsと一致するX線特性を示した。
• 光学スペクトロスコピーにより50個のX線源がBL Lacsとして確認されたが、そのうち12個は標準的な中赤外または電波BL Lacの特徴を示さなかった。
• 本研究では、X線による選別法が、他の手段では同定できない源に対しても、Fermi UGSs内のBL Lac対応対象を同定する強力な手法であることが確認された。
• Fermi UGSsの対応対象として32個の高信頼性Swift/XRT候補を特定したが、これらはほとんどがBL Lac対象である可能性が極めて高い。
• 多波長データの統合により、X線特性のみに依存する場合よりも、BL Lac候補選別の信頼性が顕著に向上した。