[论文解读] Correlation of Fermi-LAT sources with the AT20GHz radio survey

G. Ghirlanda, G. Ghisellini+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 26, 2010

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 4被引用 39

一句话总结

本研究将费米-LAT 11个月源表（1FGL）与AT20GHz射电巡天（AT20G）进行交叉相关，以识别南天230个费米源的高概率射电对应体，发现对于BL Lacs和FSRQs，γ射线通量（E > 100 MeV）与20 GHz射电通量密度之间存在统计显著的相关性（p > 3σ），相关斜率为~0.85。这些对应体通常为平坦谱射电源，共识别出8个新的耀变体关联，包括一个红移z = 2.4的高红移FSRQ和一个红移z ~ 0.4的BL Lacs候选体。

ABSTRACT

We cross correlate the Fermi 11 months survey catalogue (1FGL) with the 20 GHz Australia Telescope Compact Array radio survey catalogue (AT20G) composed by 5890 sources at declination <0 deg. Among the 738 Fermi sources distributed in the southern sky we find 230 highly probable candidate counterparts in the AT20G survey. Of these, 222 are already classified as blazars (176 of known type and 46 of unknown optical class) in the Fermi 1-year LAT AGN Catalogue (1LAC) and 8 are new associations. By studying the gamma-ray and radio properties of these associations we find a strong correlation between the gamma-ray flux (above 100 MeV) and the 20 GHz flux density. This correlation is more than 3 sigma statistically significant both for the population of BL Lacs and of FSRQ considered separately. We also find that the radio counterparts associated to the Fermi sources have on average flat radio spectra between 5 and 20 GHz and that Fermi gamma-ray sources are not preferentially associated with "ultra inverted spectrum" radio sources. For 2 of the 8 new associations we build the broad band spectral energy distribution combining Fermi, Swift and radio observations. One of these two sources is identified with the high redshift FSRQ Swift J1656.3-3302 (z=2.4) and we classify the other source as a candidate new FSRQ. We also study the brightest radio source of the 46 associations without an optical classification and classify it as a new BL Lac candidate "twin" of the prototypical BL Lac OJ 287 if its redshift is somewhat larger, z~0.4.

研究动机与目标

• 利用AT20G 20 GHz巡天，识别费米1FGL源在南天的高概率射电对应体。
• 研究耀变体群体（特别是BL Lacs和FSRQs）中γ射线与射电通量之间的相关性。
• 通过多波段谱能分布（SEDs）对新关联源进行分类，确定其红移和光谱类型。
• 评估费米γ射线源是否倾向于与超反谱射电源或平坦谱源相关联。
• 增进对耀变体中γ射线与射电辐射机制之间物理联系的理解。

提出的方法

• 将费米1FGL星表（11个月巡天）与AT20G 20 GHz射电巡天进行交叉相关，选择角距离小于5角分且关联概率大于80%的源。
• 利用AT20G巡天中统一的5–20 GHz通量测量值分析射电谱特性，并将源分类为平坦谱或反谱。
• 通过结合费米-LAT、Swift和AT20G数据，为选定源构建多波段谱能分布（SEDs）。
• 使用同步辐射-逆康普顿模型（Ghisellini & Tavecchio 2009）拟合SED，以分类源类型并估计红移。
• 使用线性相关性和显著性检验（p > 3σ）分析γ射线通量（E > 100 MeV）与20 GHz通量密度之间的关系。
• 基于SED形态、变异性特征以及与已知耀变体模板（如OJ 287）的比较，对新关联进行分类。

实验结果

研究问题

• RQ1 在费米探测的耀变体中，γ射线通量（E > 100 MeV）与20 GHz射电通量密度之间是否存在统计显著的相关性？
• RQ2 费米γ射线源是否倾向于与超反谱射电源或平坦谱源相关联？
• RQ3 通过交叉相关识别出的新关联是否可利用多波段SED分类为FSRQ或BL Lacs？
• RQ4 在新关联中，最亮的未分类射电源的红移和谱能分布为何？
• RQ5 关联源的射电谱指数与典型耀变体相比如何？

主要发现

• 对于BL Lacs和FSRQs，γ射线通量（E > 100 MeV）与20 GHz射电通量密度之间存在强且统计显著的相关性（p > 3σ），相关斜率为~0.85。
• 在230个关联中，222个已在1LAC星表中被分类为耀变体（其中176个为已知类型，46个光学分类未知），其余8个为新关联。
• 8个新关联包括一个高红移FSRQ（Swift J1656.3–3302，z = 2.4）和一个具有典型FSRQ样SED的候选新FSRQ。
• 最亮的未分类源（1FGL J1326–5256）的SED几乎与OJ 287完全相同，表明其为一个红移z ~ 0.4的BL Lacs候选体，是OJ 287的‘双胞胎’。
• 费米源的射电对应体主要为5至20 GHz波段的平坦谱源，仅发现三个关联具有超反谱（α(5–20 GHz) > +0.7），表明对这类源无偏好。
• 本研究证实平坦谱射电源是费米γ射线源的主要射电对应体，支持耀变体序列模型。