[论文解读] Study of Blazar activity in 10 year Fermi-LAT data and implications for TeV neutrino expectations

J. R. Sacahui, A. V. Penacchioni+5 more|arXiv (Cornell University)|Nov 25, 2020

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 2被引用 1

一句话总结

本研究分析了10年期费米-LAT数据（100 MeV–300 GeV），针对38个明亮耀变体估算其伽马射线活动周期（DC），即处于活跃状态的时间比例。基于两周时间窗的光变曲线及两种活跃度判定标准，研究发现平均DC为23.08%（不考虑EBL吸收），FSRQ与BL Lacs之间无显著差异，结论认为在平静状态下子佩V中微子发射可能性较低，但在爆发状态下则较为可能，支持其与冰立方观测到的中微子之间存在关联。

ABSTRACT

Blazars are the most active extragalactic gamma-ray sources. They show sporadic bursts of activity, lasting from hours to months. In this work we present a 10-year analysis of a sample of bright sources detected by Fermi-LAT (100 MeV - 300 GeV). Using 2-week binned lightcurves (LC) we estimated the Duty Cycle (DC): fraction of time that the source spends in an active state. The objects present different DC values, with an average of $22.74\%$ and $23.08 \%$ when considering (and not) the Extragalactic Background Light ( EBL). Additionally we study the so called "blazar sequence" trend for the sample of selected blazars in the ten years of data. This analysis constrains a possible counterpart of sub-PeV neutrino emission during the quiescent states, leaving the possibility to explain the observed IceCube signal during the flaring states.

研究动机与目标

• 利用10年费米-LAT数据量化明亮耀变体的长期伽马射线活动特征。
• 估算样本中38个明亮耀变体的活动周期（DC）——即源处于活跃状态的时间比例。
• 评估DC对耀变体在子佩V宇宙中微子发射中预期贡献的影响，特别是与冰立方观测结果的关系。
• 比较FSRQ与BL Lacs的DC值，并评估其与红移、光度及爆发持续时间的相关性。

提出的方法

• 对38个明亮耀变体在10年期间（0.1–300 GeV）的费米-LAT数据进行两周时间窗的光变曲线分析。
• 应用两种不同的活跃度判定标准：Tluczykont（基于通量阈值）与Vercellone（基于通量偏离基线的程度）。
• 将活动周期（DC）定义为源在两周时间窗内超过其活跃阈值的时间比例。
• 在通量建模中引入河外背景光（EBL）吸收效应，以评估其对DC估算的影响。
• 对FSRQ与BL Lacs的DC值进行统计比较，并分析其与红移、光度及爆发持续时间的相关性。
• 将DC值用作长期中微子发射模型中预期中微子通量的缩放因子。

实验结果

研究问题

• RQ1 在费米-LAT数据中，明亮耀变体在10年时间尺度上的平均活动周期（DC）是多少？
• RQ2 考虑EBL吸收后，对活动周期估算值有何影响？
• RQ3 样本中FSRQ与BL Lacs的DC值是否存在显著差异？
• RQ4 DC与源红移或光度之间是否存在相关性？
• RQ5 观测到的冰立方中微子信号是否可由耀变体活动解释，特别是爆发状态？

主要发现

• 当不考虑EBL吸收时，样本的平均活动周期（DC）为23.08%；当考虑EBL吸收时，DC为22.74%。
• DC值范围广泛，约为8%至43%，表明样本中活动水平存在显著差异。
• 未发现DC与红移或光度之间存在显著相关性，表明活动水平与源距离或本征亮度无系统关联。
• FSRQ与BL Lacs的DC值之间未观察到明显差异，表明两类子型在长期活动模式上相似。
• DC与爆发持续时间之间无显著相关性，表明更长的爆发并不必然导致更高的活动周期。
• 结果限制了耀变体在平静状态下产生子佩V中微子的可能性，使爆发状态成为冰立方观测到的中微子事件最可能的起源。