[논문 리뷰] Multiwavelength observations of the blazar BL Lacertae in June 2015

Shimpei Tsujimoto, M. Vázquez Acosta외 10명|arXiv (Cornell University)|2017. 09. 15.

Astrophysics and Cosmic Phenomena인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 2015년 6월에 MAGIC 천체망원경에 의해 기록된 고에너지 범위의 VHE 감마선 폭발 동안 저주파수 피크를 가진 BL Lacertae의 다파장 관측을 제시한다. 이 폭발은 200 GeV 이상에서 크레이브 성운의 40%에 해당하는 광도를 기록하며 25σ의 유의수준에 도달했으며, 다른 파장대에서의 동시 활동이 없었기 때문에 고립된 VHE 폭발로 확인되었으며, 이는 BL Lacs와 FSRQs 사이의 중간 상태일 수 있는 복잡한 복사 메커니즘을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 2015년 6월에 MAGIC에 의해 감지된 VHE 감마선 폭발 기간 동안 BL Lacertae의 다파장 행동을 조사하는 것.
• VHE 폭발이 HE 감마선, X선, 자외선, 가시광선, 그리고 전파 파장대에서 동시에 활동이 수반되었는지 여부를 확인하는 것.
• 관측된 고립된 폭발이 저주파수 피크를 가진 BL Lac 물체의 스펙트럼 에너지 분포(SED) 및 복사 모델에 미치는 영향을 평가하는 것.
• SED 특성상 BL Lacs와 평탄한 스펙트럼 전파 퀘이사(FSRQs) 사이의 중간 상태일 수 있는지 탐색하는 것.

제안 방법

• MAGIC 천체망원경은 2015년 6월 15일부터 28일까지 10일간 총 8.58시간의 관측을 수행했으며, 14°에서 32° 사이의 천정 각도를 가진 움직임 포인팅 모드를 사용했다.
• Fermi-LAT는 2015년 5월 1일부터 7월 31일까지 매일의 HE 감마선 광도 곡선을 제공하여 폭발 기간을 커버했다.
• Swift 위성은 XRT, UVOT, BAT 기구를 사용해 총 31회의 관측을 수행하여 X선, 자외선, 가시광선 광도 곡선을 확보했다.
• 가시광선 모니터링은 라팔마에 있는 35cm Celestron 망원경을 사용한 Tuorula 블라자르 모니터링 프로그램을 통해 수행되었다.
• 전파 광도 곡선은 Metsähovi 및 OVRO 전파 천체망원경에서 확보되었으며, 추가로 보스턴 블라자르 모니터링 프로그램의 43 GHz 데이터도 포함되었다.
• 모든 파장대의 데이터를 사용해 스펙트럼 에너지 분포(SEDs)를 구성했으며, MAGIC 데이터는 [8]의 모델을 사용해 EBL 흡수 보정을 수행했다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2015년 6월 BL Lacertae의 VHE 감마선 폭발 기간 동안 다른 파장대에서 동시 다파장 활동이 있었는가?
• RQ2 다른 파장대에서의 유사한 폭발 활동이 관측되지 않은 것은 VHE 폭발의 기원에 대해 어떤 함의를 갖는가?
• RQ3 폭발 기간 동안 BL Lacertae의 SED는 일반적인 FSRQ와 BL Lac SED와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 관측된 SED 특성은 BL Lacs와 FSRQs 사이의 중간 상태일 가능성을 시사하는가?
• RQ5 은하간 배경 빛(EBL)은 관측된 VHE 스펙트럼 형성에 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• VHE 감마선 폭발은 16σ의 유의수준에서 검출되었으며, 2015년 6월 15일에 25σ의 최고 유의수준을 기록했으며, 이는 200 GeV 이상에서 크레이브 성운의 40%에 해당하는 광도를 의미한다.
• VHE 광도는 빠르게 변했으며, 6월 15일에서 17일 사이에 크레이브 성운의 40%에서 10%로 감소하여 일일 이하의 시간스케일에서의 빠른 변동성을 보였다.
• VHE 폭발 기간 동안 X선, 자외선, 가시광선, 전파 파장대에서의 동시 폭발 활동이 관측되지 않아 고립된 폭발임을 확인했다.
• Fermi-LAT의 HE 감마선 광도 곡선은 MJD 57193 근처에 뚜렷한 피크를 보였지만, 시간적 또는 광도 수준에서 VHE 폭발과 강한 상관관계를 보이지 않았다.
• 폭발 기간 동안의 SED는 FSRQs와 유사한 넓은 역광합성 성분을 보였지만, Compton 다수성은 낮아, FSRQs와 BL Lacs 사이의 가능성이 있는 중간 상태를 시사한다.
• 가시광선 투과도의 강한 변동성이 없고, 자외선 파장대에서의 매끄러운 변화는 전자기 스펙트럼 전역에서의 조율된 활동 부재를 더욱 뒷받침한다.