[논문 리뷰] The Second Catalog of Active Galactic Nuclei Detected by the Fermi Large Area Telescope

M. Ackermann, M. Ajello외 172명|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 01.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 1인용 수 51

한 줄 요약

이 논문은 활성 은하핵(AGN)과 연관된 고은하위도 γ선 소스 1017개를 포함하는 제2차 페르미-LAT 활성 은하핵 목록(2LAC)을 제시한다. 이 중 886개는 청소한 샘플로 분류된다. 첫 번째 목록에 비해 탐지된 AGN 수가 52% 증가했으며, 세분화된 스펙트럼 에너지 분포 분류, 적색편이, 빛의 강도, 변동성 분석을 포함하여 블라자르 집단과 그 γ선 성질에 대한 이해가 크게 향상되었다.

ABSTRACT

The second catalog of active galactic nuclei (AGNs) detected by the Fermi Large Area Telescope (LAT) in two years of scientific operation is presented. The Second LAT AGN Catalog (2LAC) includes 1017 γ-ray sources located at high Galactic latitudes (|b| > 10) that are detected with a test statistic (TS) greater than 25 and associated statistically with AGNs. However some of these are affected by analysis issues and some are associated with multiple AGNs. Consequently we define a clean sample which includes 886 AGNs, comprising 395 BL Lacertae objects (BL Lacs), 310 flat-spectrum radio quasars (FSRQs), 157 candidate blazars of unknown type (i.e., with broad-band blazar characteristics but with no optical spectral measurement yet), eight misaligned AGNs, four narrow-line Seyfert 1 (NLS1s), 10 AGNs of other types and two starburst galaxies. Where possible, the blazars have been further classified based on their spectral energy distributions (SEDs) as archival radio, optical, and X-ray data permit. While almost all FSRQs have a synchrotron-peak frequency 1015 Hz. The 2LAC represents a significant improvement relative to the First LAT AGN Catalog (1LAC), with 52% more associated sources. The full characterization of the newly detected sources will require more broad-band data. Various properties, such as γ-ray fluxes and photon power law spectral indices, redshifts, γ-ray luminosities, variability, and archival radio luminosities—and their correlations are presented and discussed for the different blazar classes. The general trends observed in 1LAC are confirmed. Subject headings: gamma rays: observations — galaxies: active — galaxies: jets — BL Lacertae objects: general bruck, A-6020 Innsbruck, Austria Max-Planck-Institut fur Kernphysik, D-69029 Heidelberg, Germany Space Sciences Division, NASA Ames Research Center, Moffett Field, CA 94035-1000, USA NYCB Real-Time Computing Inc., Lattingtown, NY 11560-1025, USA Department of Chemistry and Physics, Purdue University Calumet, Hammond, IN 46323-2094, USA Solar-Terrestrial Environment Laboratory, Nagoya University, Nagoya 464-8601, Japan Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avancats (ICREA), Barcelona, Spain NASA Postdoctoral Program Fellow, USA Consorzio Interuniversitario per la Fisica Spaziale (CIFS), I-10133 Torino, Italy Dipartimento di Fisica, Universita di Roma “Tor Vergata”, I-00133 Roma, Italy Praxis Inc., Alexandria, VA 22303, resident at Naval Research Laboratory, Washington, DC 20375

연구 동기 및 목표

• 페르미 대면적 망원경(LAT)이 첫 두 해 동안 운영된 동안 γ선에서 탐지된 활성 은하핵(AGN)의 포괄적인 목록을 편람하고 검증하는 것.
• 첫 번째 LAT AGN 목록(1LAC)을 향상시켜 소스 탐지 수를 52% 증가시키고, 오염과 모호함을 줄이기 위해 소스 연관성을 개선하는 것.
• 기록된 라디오, 광학, X선 자료를 사용해 스펙트럼 에너지 분포(SED)를 기반으로 블라자르를 분류하는 것, 특히 광학 스펙트럼 측정이 없는 경우에 중점을 두는 것.
• γ선 플럭스, 광자 스펙트럼 기울기, 적색편이, γ선 빛의 강도, 다양한 AGN 유형 간의 변동성과 같은 주요 물리적 성질을 특성화하는 것.
• γ선 성질과 라디오 빛의 강도 간의 상관관계를 분석하여, 특히 블라자르에서의 복사 메커니즘을 더 잘 이해하는 것.

제안 방법

• 페르미-LAT 데이터에서 두 해 동안의 관측 결과를 바탕으로 고은하위도(|b| > 10)에서 테스트 통계량(TS) > 25인 γ선 소스를 식별한다.
• 기존의 AGN 목록과 다파장 자료(라디오, 광학, X선 조사)를 이용해 각 γ선 소스를 AGN와 연관지운다.
• 통계적 유의성 기준과 소스 연관 기준을 적용하여, 모호하거나 문제가 있는 연관성을 제외한 '청소한 샘플' 886개의 AGN를 정의한다.
• SED 형태와 가용 스펙트럼 자료를 기반으로 블라자르를 유형(BL Lacs, FSRQs, 후보 블라자르, 비정렬 AGN, NLS1s)으로 분류한다.
• 페르미-LAT 빛의 강도 변화와 스펙트럼 피팅 결과에서 γ선 플럭스, 광자 스펙트럼 기울기, 적색편이, γ선 빛의 강도를 추출하고 종합한다.
• 빛의 강도 변화 곡선을 사용해 변동성을 분석하고, γ선 성질과 기록된 라디오 빛의 강도 간의 상관관계를 계산한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 페르미-LAT가 두 번째 해 동안 운영된 동안 첫 번째 목록에 비해 얼마나 많은 새로운 γ선 방출 AGN가 탐지되었는가?
• RQ2 신규로 연관된 블라자르들 사이의 스펙트럼 에너지 분포(SED) 분포는 어떻게 되며, 기존의 BL Lac과 FSRQ 유형과 비교해 봤을 때 어떤가?
• RQ3 2LAC 샘플 내에서 FSRQ와 BL Lacs 간의 γ선 빛의 강도, 스펙트럼 기울기, 변동성에 있어 주요 차이는 무엇인가?
• RQ4 2LAC AGN의 γ선 성질은 기록된 라디오 빛의 강도와 어떻게 상관관계가 있는가?
• RQ5 1LAC에서 관찰된 추세가 확장된 2LAC 샘플에서도 유지되는가? 특히 FSRQ의 동기방출 피크 주파수 측면에서.

주요 결과

• 2LAC 목록은 고은하위도에 위치한 AGN와 연관된 1017개의 γ선 소스를 포함하며, 모호하거나 문제가 있는 연관성을 제외한 후 청소한 샘플로 886개로 구성된다.
• 이 목록은 첫 번째 LAT AGN 목록(1LAC)에 비해 탐지된 AGN 수가 52% 증가했으며, 알려진 γ선 방출 AGN의 샘플을 크게 확장했다.
• 청소한 AGN 886개 중 395개는 BL Lacs, 310개는 FSRQs, 157개는 유형이 불확실한 후보 블라자르이며, 18개는 8개의 비정렬 AGN와 4개의 NLS1s 포함 기타 AGN 유형이다.
• 대부분의 FSRQ는 동기방출 피크 주파수가 10^15 Hz 이하에 위치해 있으며, 이는 일반적인 SED 형태와 일치한다.
• 2LAC는 1LAC에서 관찰된 일반적인 추세를 확인하였으며, 특히 FSRQ와 BL Lacs의 경우 γ선 빛의 강도, 스펙트럼 기울기, 적색편이 간의 상관관계를 확인하였다.
• 신규로 탐지된 소스의 완전한 특성화는 많은 소스들이 SED에서 잘 알려지지 않은 상태이므로 추가적인 다밴대 다파장 자료가 필요하다.