[论文解读] Four Years of Fermi LAT Observations of Narrow-Line Seyfert 1 Galaxies

F. D’Ammando, G. Tosti+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2013

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用 5

一句话总结

本研究分析了四年Fermi LAT数据，调查射电噪窄线塞弗特1型星系（NLSy1）在GeV能段的伽马射线辐射，确认五个此类源为明亮的伽马射线发射体，具有可变的耀发活动。研究结果支持存在第三类具有相对论喷流的伽马射线发射活动星系核（AGN），挑战了长期以来认为仅耀变体和射电星系拥有此类喷流的观点，并表明这些低质量、螺旋星系宿主的系统可能代表了耀变体的年轻或低质量类比。

ABSTRACT

Before the launch of the Fermi satellite only two classes of AGN were known to generate relativistic jets and thus emit up to the gamma-ray energy range: blazars and radio galaxies, both hosted in giant elliptical galaxies. The first two years of observations by the Large Area Telescope (LAT) on board Fermi confirmed that these two are the most numerous classes of identified sources in the extragalactic gamma-ray sky, but the discovery of variable gamma-ray emission from 5 radio-loud Narrow-Line Seyfert 1 galaxies (NLSy1s) revealed the presence of a possible emerging third class of AGN with relativistic jets. Considering also that NLSy1s are typically hosted in spiral galaxy, this finding poses intriguing questions about the nature of these objects, the onset of production of relativistic jets, and the cosmological evolution of radio-loud AGN. Here, we report on a preliminary investigation of the properties of this sample of radio-loud NLSy1 at MeV-GeV photon energies, utilizing the four-year accumulation of Fermi LAT data. In addition we briefly discuss some radio-to-gamma-rays properties of the gamma-ray emitting NLSy1 in the context of the blazar scenario.

研究动机与目标

• 利用四年Fermi LAT数据研究射电噪NLSy1星系的伽马射线特性。
• 确定这些源是否代表一类具有相对论喷流的新伽马射线发射AGN。
• 探讨低质量、螺旋星系宿主AGN中相对论喷流对喷流形成模型及AGN统一理论的影响。
• 评估黑洞质量、吸积率和自旋在NLSy1中喷流产生中的作用。
• 在最初探测到的五个源之外，搜索新的伽马射线发射NLSy1。

提出的方法

• 对39个射电 loudness R > 20 的射电噪NLSy1进行四年Fermi大天区望远镜（LAT）数据累积分析。
• 应用显著性阈值（TS > 25）以识别具有统计显著性的伽马射线探测结果。
• 利用时间分辨光 light curves 评估候选源的变异性与耀发行为。
• 将光谱与变异性特性与已知耀变体和射电星系进行比较，以评估喷流相似性。
• 结合多波段数据（射电、X射线、光学）以在耀变体情景下定位伽马射线行为。
• 系统性地在NLSy1样本中搜索新的伽马射线源，重点以变异性作为探测触发条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 射电噪NLSy1星系是否如可变GeV伽马射线辐射所示，拥有相对论喷流？
• RQ2 NLSy1的伽马射线特性与耀变体和射电星系相比如何？
• RQ3 黑洞质量、吸积率和自旋在NLSy1中喷流形成中的作用是什么？
• RQ4 在螺旋星系宿主中发现的相对论喷流是否能挑战现有喷流形成理论？
• RQ5 通过变异性驱动分析，探测更多伽马射线发射NLSy1的潜力如何？

主要发现

• Fermi LAT在四年观测中确认五个射电噪NLSy1星系为显著的伽马射线发射体。
• SBS 0846+513 和 PMN J0948+0022 在伽马射线波段表现出强烈的耀发活动，表明其拥有与耀变体类似的强大相对论喷流。
• 尽管进行了四年积分，但在样本中其余34个射电噪NLSy1中未发现新的显著伽马射线探测结果。
• 部分NLSy1中可变且耀发的伽马射线辐射的探测结果支持其被归类为一类独特的喷流型AGN。
• 射电噪NLSy1中的黑洞质量通常较高（≈ (2–10) × 10⁷ M⊙），高于更广泛的NLSy1群体，表明长期吸积可能增强喷流产生。
• 在螺旋星系中宿主的NLSy1中发现相对论喷流，挑战了传统模型中认为喷流更可能在椭圆星系中形成的观念。