[論文レビュー] The Second Catalog of Active Galactic Nuclei Detected by the Fermi Large Area Telescope

M. Ackermann, M. Ajello+172 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2011

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用数 51

ひとこと要約

本論文は、第二フェルミ-LAT活動銀河核カタログ（2LAC）を提示する。このカタログは、1017個の高銀緯度γ線源を含み、これらは活動銀河核（AGN）に関連付けられている。そのうち886個はクリーンサンプルとして分類されている。本研究では、初回カタログと比較して52%のAGN検出数の増加が報告されており、スペクトルエネルギー分布（SED）分類、赤方偏移、全放射出力、変動性解析を詳細に実施し、ブレーザー集団およびそのγ線特性に関する理解を顕著に進展させた。

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

研究の動機と目的

• フェルミ大面積望遠鏡（LAT）が初年度2年間の運用中に検出したγ線で発光する活動銀河核（AGN）の包括的カタログを構築し、検証すること。
• 初回LAT AGNカタログ（1LAC）を改善し、源検出数を52%増加させるとともに、源関連付けを精緻化して汚染や曖昧さを低減すること。
• 特に光学スペクトル測定が欠落している源に対して、アーカイブの電波、光学、X線データを用いてスペクトルエネルギー分布（SED）の形態に基づき、ブレーザーを分類すること。
• γ線放射度、光子スペクトル指数、赤方偏移、γ線全放射出力、変動性といった、主な物理的性質を、さまざまなAGNタイプにわたり特徴づけること。
• γ線特性とアーカイブの電波全放射出力との相関を解析し、特にブレーザーにおける放射メカニズムをよりよく理解すること。

提案手法

• フェルミ-LATの2年間分のデータから、高銀緯度（|b| > 10）におけるテスト統計量（TS）> 25 のγ線源を特定する。
• 既存のAGNカタログおよび多波長データ（電波、光学、X線調査を含む）とのクロス相関を用いて、各γ線源をAGNに関連付ける。
• 統計的有意性の閾値と源関連付け基準を適用し、曖昧または問題のある関連を除外することで、886個のAGNを含む「クリーンサンプル」を定義する。
• SEDの形状と利用可能なスペクトルデータに基づき、BLラクス、FSRQ、候補ブレーザー、準拡散AGN、NLS1などにブレーザーを分類する。
• フェルミ-LATの光度曲線とスペクトルフィットから、γ線放射度、光子スペクトル指数、赤方偏移、γ線全放射出力を抽出・編集する。
• 光度曲線を用いた変動性解析を行い、γ線特性とアーカイブの電波全放射出力との相関を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェルミ-LAT運用の第2年間において、初回カタログと比較して新たに検出されたγ線発光AGNはいくつであったか？
• RQ2 新たに関連付けられたブレーザーにおけるスペクトルエネルギー分布（SED）の分布はどのようなものか？ また、既知のBLラクスおよびFSRQクラスと比較するとどうなるか？
• RQ3 2LACサンプルにおけるFSRQとBLラクスの間で、γ線全放射出力、スペクトル指数、変動性に顕著な差異は見られるか？
• RQ4 2LAC AGNのγ線特性は、アーカイブの電波全放射出力とどのように相関しているか？
• RQ5 1LACで観測された傾向が、拡大された2LACサンプルにおいても同様に成立するか？ 特にFSRQのシンクロtronピーク周波数に関しては？

主な発見

• 2LACカタログには、1017個の高銀緯度におけるAGN関連γ線源が含まれており、曖昧または問題のある関連を除外した後、クリーンサンプルとして886個が特定された。
• 本カタログは、初回LAT AGNカタログ（1LAC）と比較して、検出AGN数が52%増加しており、既知のγ線発光AGNのサンプルを顕著に拡大した。
• クリーンAGNの886個のうち、395個がBLラクス、310個がFSRQ、157個がタイプ不明の候補ブレーザー、18個が他のAGNタイプ（8個の準拡散AGNおよび4個のNLS1を含む）。
• ほぼすべてのFSRQは、10^15 Hz未満のシンクロtronピーク周波数を示しており、典型的なSED形態と整合的である。
• 2LACは1LACで確認された一般的な傾向を再確認しており、特にFSRQおよびBLラクスにおいて、γ線全放射出力、スペクトル指数、赤方偏移との相関が成立している。
• 新規に検出された源の完全な特徴づけには、多数の源がSEDで poorly constrained な状態であるため、追加のバンド幅にわたる多波長データが必要である。