[논문 리뷰] Optical spectroscopic observations of gamma-ray blazar candidates II. The 2013 KPNO campaign in the Northern Hemisphere

F. Massaro, Marco Landoni외 6명|arXiv (Cornell University)|2015. 03. 13.

Astrophysics and Cosmic Phenomena참고 문헌 1인용 수 21

한 줄 요약

이 연구는 2013년 KPNO 캠프레인에서 남반구에서 관측한 39개의 감마선 블라자 후보자들에 대한 광학 스펙트로스코픽 관측을 제시하며, 새로운 블라자 6개를 확인하고 기존에 불확실한 활성 은하를 BL Lac 물체로 재확인한다. 결과는 페르미 미분류 감마선 소스의 저에너지 대응체를 식별하기 위해 적외선 및 전파 선택 기준을 광학 스펙트로스코피와 융합하는 것이 효과적임을 보여준다.

ABSTRACT

We recently started a systematic search of low-energy counterparts of the unidentified gamma-ray sources (UGSs) listed in the Fermi-Large Area Telescope (LAT) First Source Catalog (1FGL) and the Fermi-LAT 2-Year Source Catalog (2FGL).} The main goal of our investigation is to find active galaxies belonging to the blazar class that lie within the positional uncertainty region of the UGSs and thus could be their potential low-energy counterparts. To achieve our aims, we first adopted several procedures based on the peculiar observational properties of blazars in the radio and in the IR. Then we carried out a follow-up spectroscopic campaign in the optical band to verify the nature of the candidates selected as potential counterparts of the UGSs. Here we present the results of the observations carried out in 2013 in the Northern Hemisphere at Kitt Peak National Observatory (KPNO). Optical spectroscopy is crucial to confirm the nature of the sources and can be used to estimate their redshifts; it will also allow us to test the robustness of our methods when the whole campaign is completed. Here we present the optical spectroscopic observations of 39 sources. Within our sample we found that 6 sources are blazars, candidates to be low-energy counterparts of the UGSs listed in the 2FGL. We confirm that an additional 8 sources, previously classified as active galaxies of uncertain type and associated in the 2FGL, are also all BL Lac objects. Moreover, we also present 20 new spectra for known blazars listed in the Multi-frequency Catalogue of Blazars as having an uncertain redshift and/or being classified as BL Lac candidates. We conclude that our methods for selecting gamma-ray blazar candidates allows us to discover new blazars and increase the list of potential low-energy counterparts for the Fermi UGSs.

연구 동기 및 목표

• 적외선 및 전파 특성에 기반한 블라자 후보자를 선별하여 페르미 미분류 감마선 소스(UGS)의 저에너지 대응체를 식별하기 위해.
• 특히 적외선 색상과 평탄한 전파 스펙트럼을 포함한 다파장 선택 방법의 강건성을 시험하기 위해.
• 광학 스펙트로스코피를 통해 후보자의 블라자 성격을 확인하여 광학 및 전파 데이터만으로는 모호한 점을 해결하기 위해.
• 분류나 적색편이가 불확실한 알려진 라마-BZCAT에 포함된 블라자에 대해 적색편이 추정치를 향상시키기 위해.
• 다파장 연구 및 소스 연관성에 기여하기 위해 확인된 감마선 방출 블라자 샘플을 확장하기 위해.

제안 방법

• WISE 전체천구 조사에서의 적외선 색상과 기록된 전파 조사에서의 평탄한 전파 스펙트럼을 이용해 후보자를 선별하였다.
• 특징이 없는 광학 스펙트럼, 높은 편광도, 비열적 SED를 갖는 블라자 유사 성질을 우선순위에 두었다.
• KPNO의 Mayall 4m 망원경에서 후속 광학 스펙트로스코피를 실시하여 스펙트럼 유형을 확인하고 적색편이를 측정하였다.
• 중간 해상도 스펙트로스코피를 사용하여 발광선 또는 흡수선을 탐지하거나 BL Lac 물체의 특징적인 특징이 없는 연속 스펙트럼을 확인하였다.
• 라마-BZCAT v4.1과의 교차 매칭을 통해 분류 및 적색편이 추정치를 검증하거나 수정하였다.
• 신호 대 잡음비(S/N)와 정규화된 스펙트럼을 평가하여 데이터 품질과 분류 신뢰도를 확보하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 WISE 적외선 색상과 평탄한 전파 스펙트럼을 조합한 다파장 선택 기준이 페르미 UGS들 중에서 진정한 블라자 후보자를 효과적으로 분리할 수 있는가?
• RQ2 광학 스펙트로스코피는 활성 은하를 BL Lac 물체 또는 평탄한 스펙트럼 전파자기로서 분류하는 데 있어 얼마나 많은 모호함을 해결하는가?
• RQ3 분류가 불확실한 BL Lac 후보자에 대해 라마-BZCAT의 적색편이 추정치는 얼마나 신뢰할 수 있는가?
• RQ4 적외선 및 전파 특성에 기반해 식별된 페르미 UGS 후보자 중에서 스펙트럼 후속 관측을 통해 실제로 블라자로 확인된 비율은 얼마인가?
• RQ5 스펙트럼 관측을 통해 이전에 분류되지 않거나 불확실한 활성 은하가 감마선 방출 블라자임을 확인할 수 있는가?

주요 결과

• 관측한 39개의 소스 중에서 새로운 블라자 6개가 확인되었으며, 이는 페르미 미분류 감마선 소스의 저에너지 대응체로 강력한 후보자이다.
• 이전에 유형이 불확실한 활성 은하 8개가 특징이 없는 광학 스펙트럼과 감지 가능한 발광선의 부재로 인해 BL Lac 물체로 재확인되었다.
• 라마-BZCAT에서 알려진 블라자 20개에 대해 적색편이나 분류에 불확실성이 있었기에 새로운 스펙트럼를 확보하여 천체물리학적 특성 분석을 향상시켰다.
• 광학 스펙트로스코피를 통해 14개의 소스(신규 6개, 재분류 8개)가 블라자 성격을 성공적으로 검증하였으며, 비열적이고 특징이 없는 연속 스펙트럼을 확인함으로써 이 방법의 신뢰성이 입증되었다.
• 일부 소스의 경우 낮은 신호 대 잡음비 또는 감지 가능한 선이 없어 라마-BZCAT의 적색편이 추정치를 확인할 수 없었으며, 이는 스펙트럼 검증의 필요성을 강조한다.
• 이 캠프레인은 WISE 적외선 색상과 평탄한 전파 스펙트럼을 광학 스펙트로스코피와 융합함으로써 블라자 후보자 선별의 효율성과 정확도를 크게 향상시킴을 확인하였다.