The Fermi-detected and non- detected BL Lac objects Minfeng - PowerPoint PPT Presentation

The ¡Fermi-­‑detected ¡and ¡non-­‑ detected ¡BL ¡Lac ¡objects Minfeng ¡Gu ¡(SHAO) ¡ and ¡ Zhongzu ¡Wu ¡(GZU), ¡D. ¡Jiang, ¡L. ¡Chen ¡(SHAO) ¡ ¡ FAN4 ¡workshop, ¡HK, ¡2013.07.10 ¡ 1

Outline • IntroducVon: ¡blazars ¡and ¡Fermi ¡detecVons ¡ • Gamma-­‑ray ¡emission ¡in ¡BL ¡Lac ¡objects ¡ • Conclusions 2

Introduc)on Blazar: ¡flat-­‑spectrum ¡radio ¡quasars ¡ • (FSRQs), ¡BL ¡Lac ¡objects ¡ ObservaVonal ¡characterisVcs: ¡ ¡ • ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡flat ¡radio ¡spectrum; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡compact ¡radio ¡core; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡high ¡brightness ¡temperature; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡superluminal ¡moVon; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡rapid ¡variability; ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡high ¡polarizaVon ¡etc. ¡ ¡ ¡ Jet ¡poinVng ¡towards ¡us; ¡small ¡viewing ¡ • angle; ¡beaming ¡effect ¡ Urry ¡& ¡Padovani ¡(1995) 3

Blazar ¡sequence • Broad-­‑band ¡SED ¡with ¡two ¡humps: ¡synchrotron ¡& ¡inverse ¡ Compton ¡process ¡ • Blazar ¡sequence: ¡FSRQs ¡– ¡LBLs ¡(log ¡ν peak ¡ <14.5) ¡– ¡IBLs ¡(14.5<log ¡ ν peak ¡ <16.5) ¡ ¡– ¡HBLs ¡(log ¡ν peak ¡ >16.5) ¡, ¡peak ¡frequency ¡& ¡ luminosity, ¡ ¡compton ¡dominance ¡& ¡luminosity FossaV ¡et ¡al. ¡(1998) ¡ 4

γ peak ¡ ¡& ¡energy ¡density ¡ Ghisellini ¡et ¡al. ¡(1998) ¡ Ghisellini ¡et ¡al. ¡(2002) ¡ Celok ¡& ¡Ghisellini ¡(2008) ¡ Ghisellini ¡et ¡al. ¡(2010) ¡ 5

FSRQs ¡and ¡BL ¡Lacs • Strong ¡emission ¡lines ¡in ¡FSRQs ¡-­‑ ¡thermal ¡emission. ¡ • Featureless ¡spectra ¡in ¡BL ¡Lacs ¡-­‑ ¡ ¡non-­‑thermal ¡emission. ¡ ¡ 3C ¡345 ¡(FSRQs ¡catalog ¡in ¡Chen, ¡Gu ¡& ¡Cao ¡2009) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡OJ ¡287 ¡ 6

The ¡thermal ¡emission ¡indicated ¡from ¡variability: ¡ color ¡& ¡brightness ¡in ¡FSRQs The ¡bluer-­‑when-­‑brighter ¡trend ¡is ¡ • commonly ¡observed ¡in ¡blazars ¡ (Ghisellini ¡et ¡al. ¡1997; ¡Fan ¡et ¡al. ¡ 1998b; ¡Massaro ¡et ¡al. ¡1998; ¡Ghosh ¡et ¡ al. ¡2000; ¡Clements ¡& ¡Carini ¡2001; ¡ Raiteri ¡et ¡al. ¡2001; ¡Villata ¡et ¡al. ¡2002). ¡ But, ¡opposite ¡examples ¡were ¡also ¡ • found, ¡(e.g. ¡3C ¡454.3 ¡Gu ¡et ¡al. ¡2006; ¡ Rani ¡et ¡al. ¡2010): ¡FSRQs ¡commonly ¡ show ¡redder-­‑when-­‑brighter ¡trend. ¡ ¡ Other ¡examples: ¡PKS ¡0736+017 ¡ • (Clements ¡et ¡al. ¡2003; ¡Ram í rez ¡et ¡al. ¡ 2004), ¡3C ¡446 ¡(Miller ¡1981), ¡PKS ¡ 1622-­‑297 ¡& ¡CTA ¡102 ¡ (Osterman ¡Meyer ¡et ¡al. ¡2008,2009). ¡ 7 Gu ¡et ¡al. ¡(2006)

Scenario ¡for ¡RWB • CompeVVon ¡of ¡Big ¡Blue ¡Bump ¡& ¡Synchrotron ¡emission ¡(Gu ¡et ¡al. ¡2006). ¡ • UV ¡excess ¡in ¡3C ¡454.3 ¡during ¡lower ¡flux ¡states ¡(Raiteri ¡et ¡al. ¡2007). ¡ • Thermal ¡blue ¡bump ¡in ¡3C ¡345 ¡(Webb ¡et ¡al. ¡1994). ¡ • Emerging ¡of ¡accreVon ¡disk ¡emission ¡when ¡synchrotron ¡emission ¡drops ¡ in ¡NLS1s ¡PMN ¡J0948+0022 ¡(Abdo ¡et ¡al. ¡2009). ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ BBB ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Syn.+IC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡lower ¡flux ¡state ¡ ¡ ¡ à ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡higher ¡flux ¡state ¡ ¡ ¡ ¡ à ¡ 8

Fermi ¡released ¡AGN ¡catalogs LAT ¡Bright ¡AGN ¡Sample ¡(LBAS, ¡the ¡first ¡three ¡months; ¡Abdo ¡et ¡al. ¡2009): ¡ • included ¡AGNs ¡at ¡high ¡GalacVc ¡laVtude ¡( |b| ¡> ¡ ¡10 ◦ ) ¡detected ¡with ¡test ¡ staVsVc ¡TS ¡ > ¡ 100. ¡ ¡ 58 ¡FSRQs, ¡42 ¡BL ¡Lac ¡objects, ¡2 ¡radio ¡galaxies, ¡and ¡4 ¡AGNs ¡of ¡unknown ¡type. ¡ ¡ • The ¡first ¡LAT ¡AGN ¡catalog ¡(1LAC, ¡the ¡first ¡11 ¡months; ¡Abdo ¡et ¡al. ¡2010), ¡ • includes ¡671 ¡sources ¡with ¡TS ¡ > ¡ ¡25 ¡at ¡ |b| ¡> ¡ ¡10 ◦ . ¡ ¡ The ¡1LAC ¡Clean ¡Sample ¡(sources ¡with ¡single ¡associaVons ¡and ¡not ¡affected ¡ • by ¡analysis ¡issues): ¡599 ¡sources ¡-­‑ ¡248 ¡FSRQs, ¡275 ¡BL ¡Lac ¡objects, ¡26 ¡other ¡ AGNs, ¡and ¡50 ¡blazars ¡of ¡unknown ¡type. 9

The ¡second ¡LAT ¡AGN ¡catalog ¡(2LAC) ¡ Ackermann ¡et ¡al. ¡(2011) 1017 ¡γ-­‑ray ¡sources ¡at ¡ | b | ¡ > ¡ ¡10 ◦ ¡with ¡TS>25 ¡and ¡associated ¡with ¡AGNs. ¡ ¡ • The ¡Clean ¡Sample: ¡886 ¡AGNs ¡-­‑ ¡395 ¡BL ¡Lac ¡objects, ¡310 ¡FSRQs, ¡157 ¡ • candidate ¡blazars ¡of ¡unknown ¡type, ¡8 ¡misaligned ¡AGNs, ¡4 ¡narrow ¡line ¡ Seyfert ¡1 ¡(NLS1s), ¡10 ¡AGNs ¡of ¡other ¡types, ¡and ¡2 ¡starburst ¡galaxies. 10

• FSRQs ¡and ¡BL ¡Lacs 11

Why ¡are ¡some ¡sources ¡γ-­‑ray ¡loud ¡and ¡others ¡ are ¡γ-­‑ray ¡quiet ¡? The ¡LAT ¡sources ¡generally ¡have ¡higher ¡compact ¡radio ¡flux ¡densiVes, ¡and ¡ • brighter ¡parsec-­‑scale ¡cores ¡(i.e., ¡have ¡higher ¡brightness ¡temperature) ¡than ¡ LAT ¡non-­‑detected ¡objects ¡-­‑ ¡higher ¡Doppler-­‑boosVng ¡factors ¡(kovalev ¡et ¡al. ¡ 2009, ¡Fermi ¡LAT ¡three ¡month ¡bright ¡source ¡list). ¡ Sources ¡in ¡the ¡2FGL ¡Fermi ¡LAT ¡catalog ¡display ¡higher ¡apparent ¡speeds ¡than ¡ • those ¡that ¡have ¡not ¡been ¡detected ¡(Piner ¡et ¡al. ¡2012, ¡Research ¡& ¡ Development ¡– ¡VLBA ¡(RDV) ¡experiments ¡for ¡56 ¡Q, ¡7 ¡B, ¡4 ¡G ¡and ¡1 ¡U). ¡ Pushkarev ¡et ¡al. ¡(2012): ¡Fermi ¡AGNs ¡have ¡higher ¡VLBI ¡core ¡flux ¡densiVes ¡ • and ¡brightness ¡temperatures, ¡and ¡are ¡characterized ¡by ¡the ¡less ¡steep ¡radio ¡ spectrum ¡of ¡the ¡opVcally ¡thin ¡jet ¡emission. 12

Key ¡parameters: ¡Doppler ¡factor, ¡and ¡core ¡polarizaVon ¡? Linford ¡et ¡al. ¡(2011): ¡LAT ¡BL ¡Lacs ¡(40) ¡have ¡longer ¡jets ¡than ¡non-­‑LAT ¡ones ¡ • (24) ¡from ¡VIPS ¡and ¡1LAC ¡– ¡higher ¡Doppler ¡factor ¡then ¡more ¡powerful ¡jets. ¡ ¡ No ¡differences ¡in ¡the ¡fracVon ¡of ¡polarized ¡BL ¡Lacs ¡or ¡the ¡polarizaVon ¡ • distribuVons; ¡nearly ¡idenVcal ¡core ¡brightness ¡temperature ¡distribuVons. ¡ ¡ γ-­‑ray ¡FSRQs ¡(50) ¡differ ¡from ¡γ-­‑ray ¡quiet ¡ones ¡(479): ¡higher ¡core ¡brightness ¡ • temperatures, ¡larger ¡opening ¡angles, ¡and ¡greater ¡core ¡polarizaVon. ¡ Linford ¡et ¡al. ¡(2012): ¡ ¡polarized ¡more ¡oren ¡in ¡LAT ¡FSRQs ¡and ¡BL ¡Lacs. ¡ • 13

• Savolainen ¡et ¡al. ¡(2010): ¡Fermi-­‑detected ¡sources ¡have ¡ on ¡average ¡larger ¡(variability) ¡Doppler ¡factor ¡(15/48 ¡ FSRQs ¡and ¡8/14 ¡BL ¡Lacs). 14