[论文解读] ATCA monitoring of gamma-ray loud AGN

J. A. Stevens, P. G. Edwards+9 more|arXiv (Cornell University)|May 10, 2012

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 10

一句话总结

本研究利用澳大利亚望远镜紧凑阵列（ATCA）在4.5至41 GHz频段对133个伽马射线耀斑活动的AGN进行了多 epoch 无线电监测，实现了精确的谱指数测量。主要发现为，72–89%的变源表现出谱转折频率的移动，表明高频耀斑与喷流活动相关，对理解通过逆康普顿散射机制产生的γ射线发射具有重要意义。

ABSTRACT

As a critical part of the Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry (TANAMI) program, in November 2007 the Australia Telescope Compact Array (ATCA) started monitoring the radio spectra of a sample of southern hemisphere active galactic nuclei (AGN) that were selected as likely candidates for detection (as well as a control sample) by the Large Area Telescope (LAT) aboard the Fermi Gamma Ray Space Observatory. The initial sample was chosen based on properties determined from AGN detections by the Energetic Gamma Ray Experiment Telescope (EGRET). Most of the initial sample has been detected by Fermi/LAT and with the addition of new detections the sample has grown to include 226 AGN, 133 of which have data for more than one epoch. For the majority of these AGN, our monitoring program provides the only dynamic radio spectra available. The ATCA receiver suite makes it possible to observe several sources at frequencies between 4.5 and 41 GHz in a few hours, resulting in an excellent measure of spectral index at each epoch. By examining how the spectral index changes over time, we aim to investigate the mechanics of radio and gamma-ray emission from AGN jets.

研究动机与目标

• 研究AGN喷流中无线电谱变异性与γ射线发射之间的关联。
• 确定谱转折频率的移动是否与γ射线爆发活动相关。
• 为许多南半球AGN提供唯一的动态无线电谱数据，特别是具有高能活动的源。
• 在多个观测 epoch 中表征耀变体和平谱射电类星体的无线电发射特性。
• 通过提供准同时的宽带无线电数据，支持多波段SED建模。

提出的方法

• 在单次观测会话中，使用ATCA在5.5、9、17、19、38和40 GHz频段进行观测，以实现快速谱指数测量。
• 通过C1730项目开展多频段、多 epoch 监测计划，观测时间跨度从2007年11月持续至2009年2月及以后。
• 紧凑阵列宽带后端（CABB）提供4 GHz带宽，每频段2 GHz，提升了谱分辨率和灵敏度。
• 利用多个 epoch 的通量密度测量分析谱指数演化，通过谱转折频率的变化评估变异性。
• 利用Roma-BZCAT、CGRaBS和1LAC星表对源进行分类，分为BL Lacs、FSRQs或未分类耀变体。
• 利用偏振测量评估谱变异性期间磁场取向的变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 谱转折频率的移动是否与AGN喷流中的γ射线爆发活动相关？
• RQ2 BL Lacs、FSRQs和未分类耀变体的谱指数变化有何差异？
• RQ3 无线电谱中高频通量增加在多大程度上与γ射线爆发重合？
• RQ4 谱变异性能否用于推断AGN喷流中粒子加速的位置和动力学？
• RQ5 VLBI组分喷出期间，无线电谱特性如何演化？

主要发现

• 72%的BL Lacs、87%的FSRQs和80%的未分类耀变体表现出谱指数变异性。
• 89%的未分类源也表现出谱变异性，表明无线电谱动态在广泛范围内存在。
• 97%的变源在至少一个观测 epoch 中于最高观测频率处表现出谱转折频率，表明存在周期性高频耀斑。
• 大多数变源在爆发状态期间表现出谱转折频率向更高频段移动，表明在更高无线电频率处发射增强。
• 数据为许多南半球AGN，特别是被Fermi/LAT探测到的源，提供了唯一的动态无线电谱光 light curves。
• 偏振监测仍在进行中，可能揭示谱变异性期间磁场取向的变化，为喷流物理提供洞见。