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T1  - Insights into the high-energy gamma-Ray emission of markarian 501 fromextensive multifrequency observations in the fermi era
JF  - The astrophysical journal : an international review of spectroscopy and astronomical physics
N2  - We report on the gamma-ray activity of the blazar Mrk 501 during the first 480 days of Fermi operation. We find that the average Large Area Telescope (LAT) gamma-ray spectrum of Mrk 501 can be well described by a single power-law function with a photon index of 1.78 +/- 0.03. While we observe relatively mild flux variations with the Fermi-LAT (within less than a factor of two), we detect remarkable spectral variability where the hardest observed spectral index within the LAT energy range is 1.52 +/- 0.14, and the softest one is 2.51 +/- 0.20. These unexpected spectral changes do not correlate with the measured flux variations above 0.3 GeV. In this paper, we also present the first results from the 4.5 month long multifrequency campaign (2009 March 15-August 1) on Mrk 501, which included the Very Long Baseline Array (VLBA), Swift, RXTE, MAGIC, and VERITAS, the F-GAMMA, GASP-WEBT, and other collaborations and instruments which provided excellent temporal and energy coverage of the source throughout the entire campaign. The extensive radio to TeV data set from this campaign provides us with the most detailed spectral energy distribution yet collected for this source during its relatively low activity. The average spectral energy distribution of Mrk 501 is well described by the standard one-zone synchrotron self-Compton (SSC) model. In the framework of this model, we find that the dominant emission region is characterized by a size less than or similar to 0.1 pc (comparable within a factor of few to the size of the partially resolved VLBA core at 15-43 GHz), and that the total jet power (similar or equal to 10(44) erg s(-1)) constitutes only a small fraction (similar to 10(-3)) of the Eddington luminosity. The energy distribution of the freshly accelerated radiating electrons required to fit the time-averaged data has a broken power-law form in the energy range 0.3 GeV-10 TeV, with spectral indices 2.2 and 2.7 below and above the break energy of 20 GeV. We argue that such a form is consistent with a scenario in which the bulk of the energy dissipation within the dominant emission zone of Mrk 501 is due to relativistic, proton-mediated shocks. We find that the ultrarelativistic electrons and mildly relativistic protons within the blazar zone, if comparable in number, are in approximate energy equipartition, with their energy dominating the jet magnetic field energy by about two orders of magnitude.
KW  - acceleration of particles
KW  - BL Lacertae objects: general
KW  - BL Lacertae objects: individual (Mrk 501)
KW  - galaxies: active
KW  - gamma rays: general
KW  - radiation mechanisms: non-thermal
Y1  - 2011
U6  - https://doi.org/10.1088/0004-637X/727/2/129
SN  - 0004-637X
VL  - 727
IS  - 2
PB  - IOP Publ. Ltd.
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A1  - Khassen, Y.
A1  - Kieda, D.
A1  - Krawczynski, H.
A1  - Krennrich, F.
A1  - Kumar, S.
A1  - Lang, M. J.
A1  - Maier, G.
A1  - McArthur, S.
A1  - Meagher, K.
A1  - Moriarty, P.
A1  - Mukherjee, R.
A1  - Ong, R. A.
A1  - Otte, A. N.
A1  - Park, N.
A1  - Pichel, A.
A1  - Pohl, M.
A1  - Popkow, A.
A1  - Prokoph, H.
A1  - Quinn, M. J.
A1  - Ragan, K.
A1  - Rajotte, J.
A1  - Reynolds, P. T.
A1  - Richards, G. T.
A1  - Roache, E.
A1  - Rovero, A. C.
A1  - Sembroski, G. H.
A1  - Shahinyan, K.
A1  - Staszak, D.
A1  - Telezhinsky, Igor O.
A1  - Theiling, M.
A1  - Tucci, J. V.
A1  - Tyler, J.
A1  - Varlotta, A.
A1  - Wakely, S. P.
A1  - Weekes, T. C.
A1  - Weinstein, A.
A1  - Welsing, R.
A1  - Wilhelm, Alina
A1  - Williams, D. A.
A1  - Zitzer, B.
A1  - Villata, M.
A1  - Raiteri, C.
A1  - Aller, H. D.
A1  - Aller, M. F.
A1  - Chen, W. P.
A1  - Jordan, B.
A1  - Koptelova, E.
A1  - Kurtanidze, O. M.
A1  - Lahteenmaki, A.
A1  - McBreen, B.
A1  - Larionov, V. M.
A1  - Lin, C. S.
A1  - Nikolashvili, M. G.
A1  - Angelakis, E.
A1  - Capalbi, M.
A1  - Carraminana, A.
A1  - Carrasco, L.
A1  - Cassaro, P.
A1  - Cesarini, A.
A1  - Fuhrmann, L.
A1  - Giroletti, M.
A1  - Hovatta, T.
A1  - Krichbaum, T. P.
A1  - Krimm, H. A.
A1  - Max-Moerbeck, W.
A1  - Moody, J. W.
A1  - Maccaferri, G.
A1  - Mori, Y.
A1  - Nestoras, I.
A1  - Orlati, A.
A1  - Pace, C.
A1  - Pearson, R.
A1  - Perri, M.
A1  - Readhead, A. C. S.
A1  - Richards, J. L.
A1  - Sadun, A. C.
A1  - Sakamoto, T.
A1  - Tammi, J.
A1  - Tornikoski, M.
A1  - Yatsu, Y.
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  -