[论文解读] Multiwavelength observations of the blazar BL Lacertae in June 2015

Shimpei Tsujimoto, M. Vázquez Acosta+10 more|arXiv (Cornell University)|Sep 15, 2017

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 3

一句话总结

本研究报道了2015年6月低频峰值BL Lacertae在VHE伽马射线爆发期间的多波段观测，该爆发由MAGIC望远镜探测到。此次爆发达到25σ的显著性，能量高于200 GeV的通量为蟹状星云通量的40%，且在其他波段未观测到同时活动，证实为一次孤立的VHE爆发，表明其辐射机制可能更为复杂，或暗示其处于BL Lacs与FSRQs之间的中间状态。

ABSTRACT

BL Lacertae is a blazar at the redshift of z = 0.069, eponym of the BL Lac blazar type. It is also a prototype of the low-frequency-peaked BL Lac (LBL) subclass. It was first detected in sub-TeV gamma-ray range by MAGIC in 2005. In 2015, MAGIC observations of BL Lacertae were triggered by the Fermi-LAT analysis report in the MAGIC group, and were performed during 10 individual nights between 15th and 28th June for a total of 8.6 h. The measured gamma-ray flux varied from 40\% to 10\% of the Crab nebula flux above 200 GeV in the nights from 15th to 17th June. In particular, a fast variability was found during the nights of 15th and 17th June. % with a halving time scale of (33+/-9) minutes, statistical errors only. We also performed multi-wavelength (MWL) observations in the radio, optical, UV, X-ray and gamma-ray bands, and %the MWL light curves indicate that the very high energy gamma-ray flare was a so-called orphan flare, %i.e. no simultaneous activity in other wavebands was observed. the MWL light curves indicate that no apparent simultaneous activity in other wavebands accompanying the very high energy gamma-ray flare in June 2015 like an another occurrence of an orphan very high energy flare. In this proceedings we will present the results of the campaign and discuss their implications on our understanding of the object.

研究动机与目标

• 研究MAGIC于2015年6月探测到的BL Lacertae VHE伽马射线爆发期间的多波段行为。
• 确定VHE爆发是否伴随其他波段（尤其是HE伽马射线、X射线、紫外、光学和射电）的同时爆发活动。
• 评估观测到的孤立爆发对低频峰值BL Lac对象的谱能量分布（SED）及辐射模型的影响。
• 探讨SED特征是否暗示BL Lac对象与平谱射电类星体（FSRQs）之间的中间状态。

提出的方法

• MAGIC望远镜于2015年6月15日至28日期间，在10个夜晚内以偏移指向模式进行了8.58小时的观测，天顶角范围为14°至32°。
• Fermi-LAT提供了2015年5月1日至7月31日期间每日的HE伽马射线光 light curves，覆盖爆发期。
• Swift卫星使用XRT、UVOT和BAT仪器进行了31次观测，获取了X射线、紫外和光学光 light curves。
• 光学监测通过图尔拉类星体监测计划完成，使用位于拉帕尔马的35 cm Celestron望远镜。
• 射电光 light curves 由Metsähovi和OVRO射电望远镜收集，额外数据来自波士顿类星体监测计划在43 GHz的观测。
• 利用所有波段的数据构建了谱能量分布（SED），其中MAGIC数据采用[8]中的模型对EBL吸收进行了修正。

实验结果

研究问题

• RQ1 2015年6月BL Lacertae的VHE伽马射线爆发期间，是否存在多波段的同时活动？
• RQ2 其他波段未见相关爆发活动，这对VHE爆发的起源意味着什么？
• RQ3 BL Lacertae在爆发期间的SED与典型FSRQ和BL Lac SED相比如何？
• RQ4 观测到的SED特征是否可能表明其处于BL Lac对象与FSRQs之间的中间状态？
• RQ5 星系际背景光（EBL）在塑造观测到的VHE能谱中起什么作用？

主要发现

• VHE伽马射线爆发的显著性达到16σ，在2015年6月15日达到峰值，显著性为25σ，对应能量高于200 GeV的通量为蟹状星云通量的40%。
• VHE通量变化迅速，从6月15日到17日，通量从蟹状星云通量的40%降至10%，表明其在亚日 timescales 内具有快速变异性。
• 在VHE爆发期间，X射线、紫外、光学和射电波段均未观测到同时爆发活动，证实其为孤立爆发。
• Fermi-LAT的HE伽马射线光 light curve 在MJD 57193附近显示出显著峰值，但与VHE爆发在时间或通量水平上均无强相关性。
• 爆发期间的SED显示存在类似FSRQs的宽反Compton成分，但康普顿主导度较低，表明可能存在介于FSRQs与BL Lacs之间的中间状态。
• 光学偏振未见强烈变异性，且紫外波段的变异性平滑，进一步支持电磁波谱中各波段活动缺乏协调性。