[논문 리뷰] Correlation of Fermi-LAT sources with the AT20GHz radio survey

G. Ghirlanda, G. Ghisellini외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 03. 26.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 4인용 수 39

한 줄 요약

이 연구는 페르미-LAT 11개월 소스 목록(1FGL)과 AT20GHz 라디오 조사(AT20G)를 교차상관하여 남천구의 230개 페르미 소스에 대해 고확률 라디오 대응체를 식별한다. BL Lacs와 FSRQs 모두에서 γ-선 방출량(E > 100 MeV)과 20 GHz 라디오 방출 밀도 사이에 통계적으로 유의미한 상관관계(p > 3σ)를 발견하였으며, 방출 밀도 상관관계 기울기는 약 0.85이다. 연관된 소스들은 일반적으로 평탄한 스펙트럼 라디오 소스이며, 고적색도 FSRQ(z = 2.4)와 z ~ 0.4에서의 BL Lac 후보자 8개의 새로운 블라자르 연관이 확인되었다.

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.

연구 동기 및 목표

• 남천구의 페르미 1FGL 소스에 대해 AT20G 20 GHz 조사 자료를 활용하여 고확률 라디오 대응체를 식별하기.
• 특히 BL Lacs와 FSRQs에서 γ-선과 라디오 방출 밀도 사이의 상관관계를 조사하기.
• 광역 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 통한 신규 연관 소스의 분류 및 적색편이와 스펙트럼 유형 결정하기.
• 페르미 γ-선 소스가 초기반 스펙트럼 라디오 소스 또는 평탄한 스펙트럼 소스와 선호적으로 연관되는지 평가하기.
• 블라자르에서 γ-선과 라디오 방출 메커니즘 간 물리적 연관성 이해를 향상시키기.

제안 방법

• 페르미 1FGL 목록(11개월 조사)과 AT20G 20 GHz 라디오 조사 간 교차상관을 수행하여 각도적 간격 < 5 arcmin 이며 연관 확률 > 80%인 소스를 선별한다.
• AT20G 조사에서의 균일한 5–20 GHz 방출 밀도 측정치를 활용하여 라디오 스펙트럼 특성을 분석하고, 평탄한 스펙트럼 또는 역전 스펙트럼 소스로 분류한다.
• 선택된 소스에 대해 페르미-LAT, 스위프트 및 AT20G 자료를 융합하여 광역 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 구축한다.
• Ghisellini & Tavecchio(2009)의 동기복사-역역산 복사 모델을 SED에 적합하여 소스 유형을 분류하고 적색편이를 추정한다.
• 선형 상관관계 및 유의성 검정(p > 3σ)을 활용하여 γ-선 방출량(E > 100 MeV)과 20 GHz 방출 밀도 간의 통계적 분석을 수행한다.
• SED 형태, 변수성 및 OJ 287과 같은 알려진 블라자르 템플릿과의 비교를 통해 신규 연관 소스를 분류한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 페르미로 탐지된 블라자르에서 γ-선 방출량(E > 100 MeV)과 20 GHz 라디오 방출 밀도 사이에 통계적으로 유의미한 상관관계가 존재하는가?
• RQ2 페르미 γ-선 소스는 초기반 스펙트럼 라디오 소스 또는 평탄한 스펙트럼 소스와 선호적으로 연관되는가?
• RQ3 교차상관을 통해 식별된 신규 연관 소스는 다중파장 SED를 통해 FSRQ 또는 BL Lacs로 분류될 수 있는가?
• RQ4 신규 연관 중 가장 밝은 미분류 라디오 소스의 적색편이와 스펙트럼 에너지 분포는 무엇인가?
• RQ5 연관된 소스의 라디오 스펙트럼 지수는 일반적인 블라자르와 비교해 어떻게 다른가?

주요 결과

• BL Lacs와 FSRQs 모두에서 γ-선 방출량(E > 100 MeV)과 20 GHz 라디오 방출 밀도 사이에 강력하고 통계적으로 유의미한 상관관계(p > 3σ)가 존재하며, 상관관계 기울기는 약 0.85이다.
• 230개의 연관 중 222개는 1LAC 목록에서 이미 블라자르로 분류되어 있었으며(176개는 알려진 유형, 46개는 광학적 유형 미확정), 8개는 새로운 연관이다.
• 8개의 새로운 연관에는 고적색도 FSRQ(Swift J1656.3–3302, z = 2.4)와 전형적인 FSRQ 유사 SED를 보이는 후보 FSRQ가 포함되어 있다.
• 가장 밝은 미분류 소스(1FGL J1326–5256)의 SED는 OJ 287과 거의 동일하여 z ~ 0.4에서의 BL Lac 후보자로 간주되며, OJ 287의 '쌍둥이'로 간주된다.
• 페르미 소스의 라디오 대응체는 주로 5–20 GHz 범위에서 평탄한 스펙트럼 소스이며, 초기반 스펙트럼 소스(α(5–20 GHz) > +0.7)는 3개에 불과하여 이러한 소스와의 선호성은 없음을 시사한다.
• 이 연구는 평탄한 스펙트럼 라디오 소스가 페르미 γ-선 소스의 주요 라디오 대응체임을 확인하였으며, 이는 블라자르 시퀀스 모델을 지지한다.