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A1  - Zook, A.
T1  - The 2009 multiwavelength campaign on Mrk 421: Variability and correlation studies
JF  - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal
N2  - Aims. We perform an extensive characterization of the broadband emission of Mrk 421, as well as its temporal evolution, during the non-flaring (low) state. The high brightness and nearby location (z = 0.031) of Mrk 421 make it an excellent laboratory to study blazar emission. The goal is to learn about the physical processes responsible for the typical emission of Mrk 421, which might also be extended to other blazars that are located farther away and hence are more difficult to study.
 Methods. We performed a 4.5-month multi-instrument campaign on Mrk 421 between January 2009 and June 2009, which included VLBA, F-GAMMA, GASP-WEBT, Swift, RXTE, Fermi-LAT, MAGIC, and Whipple, among other instruments and collaborations. This extensive radio to very-high-energy (VHE; E > 100 GeV) gamma-ray dataset provides excellent temporal and energy coverage, which allows detailed studies of the evolution of the broadband spectral energy distribution.
 Results. Mrk421 was found in its typical (non-flaring) activity state, with a VHE flux of about half that of the Crab Nebula, yet the light curves show significant variability at all wavelengths, the highest variability being in the X-rays. We determined the power spectral densities (PSD) at most wavelengths and found that all PSDs can be described by power-laws without a break, and with indices consistent with pink/red-noise behavior. We observed a harder-when-brighter behavior in the X-ray spectra and measured a positive correlation between VHE and X-ray fluxes with zero time lag. Such characteristics have been reported many times during flaring activity, but here they are reported for the first time in the non-flaring state. We also observed an overall anti-correlation between optical /UV and X-rays extending over the duration of the campaign.
 Conclusions. The harder-when-brighter behavior in the X-ray spectra and the measured positive X-ray/VHE correlation during the 2009 multiwavelength campaign suggests that the physical processes dominating the emission during non-flaring states have similarities with those occurring during flaring activity. In particular, this observation supports leptonic scenarios as being responsible for the emission of Mrk 421 during non-flaring activity. Such a temporally extended X-ray /VHE correlation is not driven by any single flaring event, and hence is difficult to explain within the standard hadronic scenarios. The highest variability is observed in the X-ray band, which, within the one-zone synchrotron self-Compton scenario, indicates that the electron energy distribution is most variable at the highest energies.
KW  - BL Lacertae objects: individual: Mrk 421
Y1  - 2015
U6  - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201424216
SN  - 0004-6361
SN  - 1432-0746
VL  - 576
PB  - EDP Sciences
CY  - Les Ulis
ER  - 
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A1  - Krawczynski, H.
A1  - Krennrich, F.
A1  - Lang, M. J.
A1  - LeBohec, S.
A1  - Maier, G.
A1  - McArthur, S.
A1  - McCann, A.
A1  - Moriarty, P.
A1  - Mukherjee, R.
A1  - Nunez, P. D.
A1  - Ong, R. A.
A1  - Orr, M.
A1  - Otte, A. N.
A1  - Park, N.
A1  - Perkins, J. S.
A1  - Pichel, A.
A1  - Pohl, Martin
A1  - Prokoph, H.
A1  - Ragan, K.
A1  - Reyes, L. C.
A1  - Reynolds, P. T.
A1  - Roache, E.
A1  - Rose, H. J.
A1  - Ruppel, J.
A1  - Schroedter, M.
A1  - Sembroski, G. H.
A1  - Sentuerk, G. D.
A1  - Telezhinsky, Igor O.
A1  - Tesic, G.
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A1  - Thibadeau, S.
A1  - Varlotta, A.
A1  - Vassiliev, V. V.
A1  - Vivier, M.
A1  - Wakely, S. P.
A1  - Weekes, T. C.
A1  - Williams, D. A.
A1  - Zitzer, B.
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A1  - Cara, M.
A1  - Casadio, C.
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A1  - Lee, N. P.
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A1  - Massaro, F.
A1  - Mundell, C. G.
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A1  - Steele, I. A.
A1  - Walker, R. C.
A1  - Wood, D. L.
T1  - The 2010 very high energy gamma-ray flare and 10 years ofmulti-wavelength oservations of M 87
JF  - The astrophysical journal : an international review of spectroscopy and astronomical physics
N2  - The giant radio galaxy M 87 with its proximity (16 Mpc), famous jet, and very massive black hole ((3-6) x 10(9) M-circle dot) provides a unique opportunity to investigate the origin of very high energy (VHE; E > 100 GeV) gamma-ray emission generated in relativistic outflows and the surroundings of supermassive black holes. M 87 has been established as a VHE gamma-ray emitter since 2006. The VHE gamma-ray emission displays strong variability on timescales as short as a day. In this paper, results from a joint VHE monitoring campaign on M 87 by the MAGIC and VERITAS instruments in 2010 are reported. During the campaign, a flare at VHE was detected triggering further observations at VHE (H.E.S.S.), X-rays (Chandra), and radio (43 GHz Very Long Baseline Array, VLBA). The excellent sampling of the VHE gamma-ray light curve enables one to derive a precise temporal characterization of the flare: the single, isolated flare is well described by a two-sided exponential function with significantly different flux rise and decay times of tau(rise)(d) = (1.69 +/- 0.30) days and tau(decay)(d) = (0.611 +/- 0.080) days, respectively. While the overall variability pattern of the 2010 flare appears somewhat different from that of previous VHE flares in 2005 and 2008, they share very similar timescales (similar to day), peak fluxes (Phi(>0.35 TeV) similar or equal to (1-3) x 10(-11) photons cm(-2) s(-1)), and VHE spectra. VLBA radio observations of 43 GHz of the inner jet regions indicate no enhanced flux in 2010 in contrast to observations in 2008, where an increase of the radio flux of the innermost core regions coincided with a VHE flare. On the other hand, Chandra X-ray observations taken similar to 3 days after the peak of the VHE gamma-ray emission reveal an enhanced flux from the core (flux increased by factor similar to 2; variability timescale <2 days). The long-term (2001-2010) multi-wavelength (MWL) light curve of M 87, spanning from radio to VHE and including data from Hubble Space Telescope, Liverpool Telescope, Very Large Array, and European VLBI Network, is used to further investigate the origin of the VHE gamma-ray emission. No unique, common MWL signature of the three VHE flares has been identified. In the outer kiloparsec jet region, in particular in HST-1, no enhanced MWL activity was detected in 2008 and 2010, disfavoring it as the origin of the VHE flares during these years. Shortly after two of the three flares (2008 and 2010), the X-ray core was observed to be at a higher flux level than its characteristic range (determined from more than 60 monitoring observations: 2002-2009). In 2005, the strong flux dominance of HST-1 could have suppressed the detection of such a feature. Published models for VHE gamma-ray emission from M 87 are reviewed in the light of the new data.
KW  - galaxies: active
KW  - galaxies: individual (M 87)
KW  - galaxies: jets
KW  - galaxies: nuclei
KW  - gamma rays: galaxies
KW  - radiation mechanisms: non-thermal
Y1  - 2012
U6  - https://doi.org/10.1088/0004-637X/746/2/151
SN  - 0004-637X
VL  - 746
IS  - 2
PB  - IOP Publ. Ltd.
CY  - Bristol
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Selsing, Jonatan
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A1  - Watson, D.
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A1  - Wijers, R.
A1  - Xu, D.
A1  - Zafar, T.
T1  - The X-shooter GRB afterglow legacy sample (XS-GRB)
JF  - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal
N2  - In this work we present spectra of all gamma-ray burst (GRB) afterglows that have been promptly observed with the X-shooter spectrograph until 31/03/2017. In total, we have obtained spectroscopic observations of 103 individual GRBs observed within 48 hours of the GRB trigger. Redshifts have been measured for 97 per cent of these, covering a redshift range from 0.059 to 7.84. Based on a set of observational selection criteria that minimise biases with regards to intrinsic properties of the GRBs, the follow-up effort has been focused on producing a homogeneously selected sample of 93 afterglow spectra for GRBs discovered by the Swift satellite. We here provide a public release of all the reduced spectra, including continuum estimates and telluric absorption corrections. For completeness, we also provide reductions for the 18 late-time observations of the underlying host galaxies. We provide an assessment of the degree of completeness with respect to the parent GRB population, in terms of the X-ray properties of the bursts in the sample and find that the sample presented here is representative of the full Swift sample. We have constrained the fraction of dark bursts to be <28 per cent and confirm previous results that higher optical darkness is correlated with increased X-ray absorption. For the 42 bursts for which it is possible, we have provided a measurement of the neutral hydrogen column density, increasing the total number of published HI column density measurements by similar to 33 per cent. This dataset provides a unique resource to study the ISM across cosmic time, from the local progenitor surroundings to the intervening Universe.
KW  - gamma-ray burst: general
KW  - galaxies: high-redshift
KW  - ISM: general
KW  - techniques: spectroscopic
KW  - catalogs
KW  - galaxies: star formation
Y1  - 2019
U6  - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201832835
SN  - 1432-0746
SN  - 0004-6361
VL  - 623
PB  - EDP Sciences
CY  - Les Ulis
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Aleksic, J.
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A1  - Chen, Xiaoming
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A1  - Otte, A. N.
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A1  - Richards, J. L.
A1  - Ros, J. A.
A1  - Sadun, A. C.
A1  - Sakamoto, T.
A1  - Sigua, L. A.
A1  - Smith, P. S.
A1  - Tornikoski, M.
A1  - Troitsky, I. S.
A1  - Wehrle, A. E.
A1  - Jordan, B.
T1  - Unprecedented study of the broadband emission of Mrk 421 during flaring activity in March 2010
JF  - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal
N2  - Context. Because of its proximity, Mrk 421 is one of the best sources on which to study the nature of BL Lac objects. Its proximity allows us to characterize its broadband spectral energy distribution (SED).
 Aims. The goal is to better understand the mechanisms responsible for the broadband emission and the temporal evolution of Mrk 421. These mechanisms may also apply to more distant blazars that cannot be studied with the same level of detail.
 Methods. A flare occurring in March 2010 was observed for 13 consecutive days (from MJD 55 265 to MJD 55 277) with unprecedented wavelength coverage from radio to very high energy (VHE; E > 100 GeV) gamma-rays with MAGIC, VERITAS, Whipple, Fermi-LAT, MAXI, RXTE, Swift, GASP-WEBT, and several optical and radio telescopes. We modeled the day-scale SEDs with one-zone and two-zone synchrotron self-Compton (SSC) models, investigated the physical parameters, and evaluated whether the observed broadband SED variability can be associated with variations in the relativistic particle population.
 Results. The activity of Mrk 421 initially was high and then slowly decreased during the 13-day period. The flux variability was remarkable at the X-ray and VHE bands, but it was minor or not significant at the other bands. The variability in optical polarization was also minor. These observations revealed an almost linear correlation between the X-ray flux at the 2-10 keV band and the VHE gamma-ray flux above 200 GeV, consistent with the gamma-rays being produced by inverse-Compton scattering in the Klein-Nishina regime in the framework of SSC models. The one-zone SSC model can describe the SED of each day for the 13 consecutive days reasonably well, which once more shows the success of this standard theoretical scenario to describe the SEDs of VHE BL Lacs such as Mrk 421. This flaring activity is also very well described by a two-zone SSC model, where one zone is responsible for the quiescent emission, while the other smaller zone, which is spatially separated from the first, contributes to the daily variable emission occurring at X-rays and VHE gamma-rays. The second blob is assumed to have a smaller volume and a narrow electron energy distribution with 3 x 10(4) < gamma < 6 x 10(5), where. is the Lorentz factor of the electrons. Such a two-zone scenario would naturally lead to the correlated variability at the X-ray and VHE bands without variability at the optical/UV band, as well as to shorter timescales for the variability at the X-ray and VHE bands with respect to the variability at the other bands.
 Conclusions. Both the one-zone and the two-zone SSC models can describe the daily SEDs via the variation of only four or five model parameters, under the hypothesis that the variability is associated mostly with the underlying particle population. This shows that the particle acceleration and cooling mechanism that produces the radiating particles might be the main mechanism responsible for the broadband SED variations during the flaring episodes in blazars. The two-zone SSC model provides a better agreement with the observed SED at the narrow peaks of the low-and high-energy bumps during the highest activity, although the reported one-zone SSC model could be further improved by varying the parameters related to the emitting region itself (delta, B and R), in addition to the parameters related to the particle population.
KW  - radiation mechanisms: non-thermal
KW  - galaxies: active
KW  - BL Lacertae objects: individual: Mrk 421
KW  - gamma rays: galaxies
Y1  - 2015
U6  - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201424811
SN  - 0004-6361
SN  - 1432-0746
VL  - 578
PB  - EDP Sciences
CY  - Les Ulis
ER  -