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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.
CY  - Bristol
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A1  - Krennrich, F.
A1  - Lang, M. J.
A1  - Maier, G.
A1  - McCann, A.
A1  - Moriarty, P.
A1  - Mukherjee, R.
A1  - Nieto, D.
A1  - Ong, R. A.
A1  - Otte, N.
A1  - Park, N.
A1  - Perkins, J.
A1  - Pichel, A.
A1  - Pohl, M.
A1  - Popkow, A.
A1  - Pueschel, Elisa
A1  - Quinn, J.
A1  - Ragan, K.
A1  - Reynolds, P. T.
A1  - Richards, G. T.
A1  - Roache, E.
A1  - Rovero, A. C.
A1  - Rulten, C.
A1  - Sadeh, I.
A1  - Santander, M.
A1  - Sembroski, G. H.
A1  - Shahinyan, K.
A1  - Telezhinsky, Igor O.
A1  - Tucci, J. V.
A1  - Tyler, J.
A1  - Wakely, S. P.
A1  - Weinstein, A.
A1  - Wilcox, P.
A1  - Wilhelm, Alina
A1  - Williams, D. A.
A1  - Zitzer, B.
A1  - Razzaque, S.
A1  - Villata, M.
A1  - Raiteri, C. M.
A1  - Aller, H. D.
A1  - Aller, M. F.
A1  - Larionov, V. M.
A1  - Arkharov, A. A.
A1  - Blinov, D. A.
A1  - Efimova, N. V.
A1  - Grishina, T. S.
A1  - Hagen-Thorn, V. A.
A1  - Kopatskaya, E. N.
A1  - Larionova, L. V.
A1  - Larionova, E. G.
A1  - Morozova, D. A.
A1  - Troitsky, I. S.
A1  - Ligustri, R.
A1  - Calcidese, P.
A1  - Berdyugin, A.
A1  - Kurtanidze, O. M.
A1  - Nikolashvili, M. G.
A1  - Kimeridze, G. N.
A1  - Sigua, L. A.
A1  - Kurtanidze, S. O.
A1  - Chigladze, R. A.
A1  - Chen, W. P.
A1  - Koptelova, E.
A1  - Sakamoto, T.
A1  - Sadun, A. C.
A1  - Moody, J. W.
A1  - Pace, C.
A1  - Pearson, R.
A1  - Yatsu, Y.
A1  - Mori, Y.
A1  - Carraminyana, A.
A1  - Carrasco, L.
A1  - de la Fuente, E.
A1  - Norris, J. P.
A1  - Smith, P. S.
A1  - Wehrle, A.
A1  - Gurwell, M. A.
A1  - Zook, A.
A1  - Pagani, C.
A1  - Perri, M.
A1  - Capalbi, M.
A1  - Cesarini, A.
A1  - Krimm, H. A.
A1  - Kovalev, Y. Y.
A1  - Kovalev, Yu. A.
A1  - Ros, E.
A1  - Pushkarev, A. B.
A1  - Lister, M. L.
A1  - Sokolovsky, K. V.
A1  - Kadler, M.
A1  - Piner, G.
A1  - Lahteenmaki, A.
A1  - Tornikoski, M.
A1  - Angelakis, E.
A1  - Krichbaum, T. P.
A1  - Nestoras, I.
A1  - Fuhrmann, L.
A1  - Zensus, J. A.
A1  - Cassaro, P.
A1  - Orlati, A.
A1  - Maccaferri, G.
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A1  - Giroletti, M.
A1  - Richards, J. L.
A1  - Max-Moerbeck, W.
A1  - Readhead, A. C. S.
T1  - Multiband variability studies and novel broadband SED modeling of Mrk 501 in 2009
JF  - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal
N2  - Aims. We present an extensive study of the BL Lac object Mrk 501 based on a data set collected during the multi-instrument campaign spanning from 2009 March 15 to 2009 August 1, which includes, among other instruments, MAGIC, VERITAS, Whipple 10 m, and Fermi-LAT to cover the gamma-ray range from 0.1 GeV to 20 TeV; RXTE and Swift to cover wavelengths from UV to hard X-rays; and GASP-WEBT, which provides coverage of radio and optical wavelengths. Optical polarization measurements were provided for a fraction of the campaign by the Steward and St. Petersburg observatories. We evaluate the variability of the source and interband correlations, the gamma-ray flaring activity occurring in May 2009, and interpret the results within two synchrotron self-Compton (SSC) scenarios. Methods. The multiband variability observed during the full campaign is addressed in terms of the fractional variability, and the possible correlations are studied by calculating the discrete correlation function for each pair of energy bands where the significance was evaluated with dedicated Monte Carlo simulations. The space of SSC model parameters is probed following a dedicated grid-scan strategy, allowing for a wide range of models to be tested and offering a study of the degeneracy of model-to-data agreement in the individual model parameters, hence providing a less biased interpretation than the "single-curve SSC model adjustment" typically reported in the literature. Results. We find an increase in the fractional variability with energy, while no significant interband correlations of flux changes are found on the basis of the acquired data set. The SSC model grid-scan shows that the flaring activity around May 22 cannot be modeled adequately with a one-zone SSC scenario (using an electron energy distribution with two breaks), while it can be suitably described within a two (independent) zone SSC scenario. Here, one zone is responsible for the quiescent emission from the averaged 4.5-month observing period, while the other one, which is spatially separated from the first, dominates the flaring emission occurring at X-rays and very-high-energy (> 100 GeV, VHE) gamma-rays. The flaring activity from May 1, which coincides with a rotation of the electric vector polarization angle (EVPA), cannot be satisfactorily reproduced by either a one-zone or a two-independent-zone SSC model, yet this is partially affected by the lack of strictly simultaneous observations and the presence of large flux changes on sub-hour timescales (detected at VHE gamma rays). Conclusions. The higher variability in the VHE emission and lack of correlation with the X-ray emission indicate that, at least during the 4.5-month observing campaign in 2009, the highest energy (and most variable) electrons that are responsible for the VHE gamma rays do not make a dominant contribution to the similar to 1 keV emission. Alternatively, there could be a very variable component contributing to the VHE gamma-ray emission in addition to that coming from the SSC scenario. The studies with our dedicated SSC grid-scan show that there is some degeneracy in both the one-zone and the two-zone SSC scenarios probed, with several combinations of model parameters yielding a similar model-to-data agreement, and some parameters better constrained than others. The observed gamma-ray flaring activity, with the EVPA rotation coincident with the first gamma-ray flare, resembles those reported previously for low frequency peaked blazars, hence suggesting that there are many similarities in the flaring mechanisms of blazars with different jet properties.
KW  - BL Lacertae objects: individual: Markarian 501
KW  - methods: data analysis
Y1  - 2017
U6  - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201629540
SN  - 1432-0746
VL  - 603
PB  - EDP Sciences
CY  - Les Ulis
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Archambault, S.
A1  - Arlen, T.
A1  - Aune, T.
A1  - Behera, B.
A1  - Beilicke, M.
A1  - Benbow, W.
A1  - Bird, R.
A1  - Bouvier, A.
A1  - Buckley, J. H.
A1  - Bugaev, V.
A1  - Byrum, K.
A1  - Cesarini, A.
A1  - Ciupik, L.
A1  - Connolly, M. P.
A1  - Cui, W.
A1  - Errando, M.
A1  - Falcone, A.
A1  - Federici, Simone
A1  - Feng, Q.
A1  - Finley, J. P.
A1  - Fortson, L.
A1  - Furniss, A.
A1  - Galante, N.
A1  - Gall, D.
A1  - Gillanders, G. H.
A1  - Griffin, S.
A1  - Grube, J.
A1  - Gyuk, G.
A1  - Hanna, D.
A1  - Holder, J.
A1  - Hughes, G.
A1  - Humensky, T. B.
A1  - Kaaret, P.
A1  - Kertzman, M.
A1  - Khassen, Y.
A1  - Kieda, D.
A1  - Krawczynski, H.
A1  - Krennrich, F.
A1  - Kumar, S.
A1  - Lang, M. J.
A1  - Madhavan, A. S.
A1  - Maier, G.
A1  - Majumdar, P.
A1  - McArthur, S.
A1  - McCann, A.
A1  - Millis, J.
A1  - Moriarty, P.
A1  - Mukherjee, R.
A1  - de Bhroithe, A. O'Faolain
A1  - Ong, R. A.
A1  - Otte, A. N.
A1  - Park, N.
A1  - Perkins, J. S.
A1  - Pohl, Martin
A1  - Popkow, A.
A1  - Prokoph, H.
A1  - Quinn, J.
A1  - Ragan, K.
A1  - Reyes, L. C.
A1  - Reynolds, P. T.
A1  - Richards, G. T.
A1  - Roache, E.
A1  - Saxon, D. B.
A1  - Sembroski, G. H.
A1  - Smith, A. W.
A1  - Staszak, D.
A1  - Telezhinsky, Igor O.
A1  - Theiling, M.
A1  - Varlotta, A.
A1  - Vassiliev, V. V.
A1  - Vincent, S.
A1  - Wakely, S. P.
A1  - Weekes, T. C.
A1  - Weinstein, A.
A1  - Welsing, R.
A1  - Williams, D. A.
A1  - Zitzer, B.
A1  - Boettcher, Markus
A1  - Fegan, S. J.
A1  - Fortin, P.
A1  - Halpern, J. P.
A1  - Kovalev, Y. Y.
A1  - Lister, M. L.
A1  - Liu, J.
A1  - Pushkarev, A. B.
A1  - Smith, P. S.
T1  - Discovery of a new tev Gamma-Ray source - VER J0521+211
JF  - The astrophysical journal : an international review of spectroscopy and astronomical physics
N2  - We report the detection of a new TeV gamma-ray source, VER J0521+211, based on observations made with the VERITAS imaging atmospheric Cherenkov Telescope Array. These observations were motivated by the discovery of a cluster of >30 GeV photons in the first year of Fermi Large Area Telescope observations. VER J0521+211 is relatively bright at TeV energies, with a mean photon flux of (1.93 +/- 0.13(stat) +/- 0.78(sys)) x 10(-11) cm(-2) s(-1) above 0.2 TeV during the period of the VERITAS observations. The source is strongly variable on a daily timescale across all wavebands, from optical to TeV, with a peak flux corresponding to similar to 0.3 times the steady Crab Nebula flux at TeV energies. Follow-up observations in the optical and X-ray bands classify the newly discovered TeV source as a BL Lac-type blazar with uncertain redshift, although recent measurements suggest z = 0.108. VER J0521+211 exhibits all the defining properties of blazars in radio, optical, X-ray, and gamma-ray wavelengths.
KW  - BL Lacertae objects: individual (VER J0521+211)
KW  - gamma rays: galaxies
Y1  - 2013
U6  - https://doi.org/10.1088/0004-637X/776/2/69
SN  - 0004-637X
SN  - 1538-4357
VL  - 776
IS  - 2
PB  - IOP Publ. Ltd.
CY  - Bristol
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Arlen, T.
A1  - Aune, T.
A1  - Beilicke, M.
A1  - Benbow, W.
A1  - Bouvier, A.
A1  - Buckley, J. H.
A1  - Bugaev, V.
A1  - Cesarini, A.
A1  - Ciupik, L.
A1  - Connolly, M. P.
A1  - Cui, W.
A1  - Dickherber, R.
A1  - Dumm, J.
A1  - Errando, M.
A1  - Falcone, A.
A1  - Federici, S.
A1  - Feng, Q.
A1  - Finley, J. P.
A1  - Finnegan, G.
A1  - Fortson, L.
A1  - Furniss, A.
A1  - Galante, N.
A1  - Gall, D.
A1  - Griffin, S.
A1  - Grube, J.
A1  - Gyuk, G.
A1  - Hanna, D.
A1  - Holder, J.
A1  - Humensky, T. B.
A1  - Kaaret, P.
A1  - Karlsson, N.
A1  - Kertzman, M.
A1  - Khassen, Y.
A1  - Kieda, D.
A1  - Krawczynski, H.
A1  - Krennrich, F.
A1  - Maier, G.
A1  - Moriarty, P.
A1  - Mukherjee, R.
A1  - Nelson, T.
A1  - de Bhroithe, A. O'Faolain
A1  - Ong, R. A.
A1  - Orr, M.
A1  - Park, N.
A1  - Perkins, J. S.
A1  - Pichel, A.
A1  - Pohl, Martin
A1  - Prokoph, H.
A1  - Quinn, J.
A1  - Ragan, K.
A1  - Reyes, L. C.
A1  - Reynolds, P. T.
A1  - Roache, E.
A1  - Saxon, D. B.
A1  - Schroedter, M.
A1  - Sembroski, G. H.
A1  - Staszak, D.
A1  - Telezhinsky, Igor O.
A1  - Tesic, G.
A1  - Theiling, M.
A1  - Tsurusaki, K.
A1  - Varlotta, A.
A1  - Vincent, S.
A1  - Wakely, S. P.
A1  - Weekes, T. C.
A1  - Weinstein, A.
A1  - Welsing, R.
A1  - Williams, D. A.
A1  - Zitzer, B.
A1  - Jorstad, S. G.
A1  - MacDonald, N. R.
A1  - Marscher, A. P.
A1  - Smith, P. S.
A1  - Walker, R. C.
A1  - Hovatta, T.
A1  - Richards, J.
A1  - Max-Moerbeck, W.
A1  - Readhead, A.
A1  - Lister, M. L.
A1  - Kovalev, Y. Y.
A1  - Pushkarev, A. B.
A1  - Gurwell, M. A.
A1  - Lahteenmaki, A.
A1  - Nieppola, E.
A1  - Tornikoski, M.
A1  - Jarvela, E.
T1  - Rapid TeV Gamma-Ray flaring of bl lacertae
JF  - The astrophysical journal : an international review of spectroscopy and astronomical physics
N2  - We report on the detection of a very rapid TeV gamma-ray flare from BL Lacertae on 2011 June 28 with the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS). The flaring activity was observed during a 34.6 minute exposure, when the integral flux above 200 GeV reached (3.4 +/- 0.6) x 10(-6) photons m(-2) s(-1), roughly 125% of the Crab Nebula flux measured by VERITAS. The light curve indicates that the observations missed the rising phase of the flare but covered a significant portion of the decaying phase. The exponential decay time was determined to be 13 +/- 4 minutes, making it one of the most rapid gamma-ray flares seen from a TeV blazar. The gamma-ray spectrum of BL Lacertae during the flare was soft, with a photon index of 3.6 +/- 0.4, which is in agreement with the measurement made previously by MAGIC in a lower flaring state. Contemporaneous radio observations of the source with the Very Long Baseline Array revealed the emergence of a new, superluminal component from the core around the time of the TeV gamma-ray flare, accompanied by changes in the optical polarization angle. Changes in flux also appear to have occurred at optical, UV, and GeV gamma-ray wavelengths at the time of the flare, although they are difficult to quantify precisely due to sparse coverage. A strong flare was seen at radio wavelengths roughly four months later, which might be related to the gamma-ray flaring activities. We discuss the implications of these multiwavelength results.
KW  - galaxies: active
KW  - galaxies: individual (BL Lacertae, VER J2202+422)
KW  - gamma rays: galaxies
Y1  - 2013
U6  - https://doi.org/10.1088/0004-637X/762/2/92
SN  - 0004-637X
VL  - 762
IS  - 2
PB  - IOP Publ. Ltd.
CY  - Bristol
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Abeysekara, A. U.
A1  - Benbow, Wystan
A1  - Bird, Ralph
A1  - Brantseg, T.
A1  - Brose, Robert
A1  - Buchovecky, M.
A1  - Buckley, J. H.
A1  - Bugaev, V.
A1  - Connolly, M. P.
A1  - Cui, Wei
A1  - Daniel, M. K.
A1  - Falcone, A.
A1  - Feng, Qi
A1  - Finley, John P.
A1  - Fortson, L.
A1  - Furniss, Amy
A1  - Gillanders, Gerard H.
A1  - Gunawardhana, Isuru
A1  - Huetten, M.
A1  - Hanna, David
A1  - Hervet, O.
A1  - Holder, J.
A1  - Hughes, G.
A1  - Humensky, T. B.
A1  - Johnson, Caitlin A.
A1  - Kaaret, Philip
A1  - Kar, P.
A1  - Kertzman, M.
A1  - Krennrich, F.
A1  - Lang, M. J.
A1  - Lin, T. T. Y.
A1  - McArthur, S.
A1  - Moriarty, P.
A1  - Mukherjee, Reshmi
A1  - Ong, R. A.
A1  - Otte, Adam Nepomuk
A1  - Park, N.
A1  - Petrashyk, A.
A1  - Pohl, Martin
A1  - Pueschel, Elisa
A1  - Quinn, J.
A1  - Ragan, K.
A1  - Reynolds, P. T.
A1  - Richards, Gregory T.
A1  - Roache, E.
A1  - Rulten, C.
A1  - Sadeh, I.
A1  - Santander, M.
A1  - Sembroski, G. H.
A1  - Shahinyan, Karlen
A1  - Wakely, S. P.
A1  - Weinstein, A.
A1  - Wells, R. M.
A1  - Wilcox, P.
A1  - Williams, D. A.
A1  - Zitzer, B.
A1  - Jorstad, Svetlana G.
A1  - Marscher, Alan P.
A1  - Lister, Matthew L.
A1  - Kovalev, Yuri Y.
A1  - Pushkarev, A. B.
A1  - Savolainen, Tuomas
A1  - Agudo, I.
A1  - Molina, S. N.
A1  - Gomez, J. L.
A1  - Larionov, Valeri M.
A1  - Borman, G. A.
A1  - Mokrushina, A. A.
A1  - Tornikoski, Merja
A1  - Lahteenmaki, A.
A1  - Chamani, W.
A1  - Enestam, S.
A1  - Kiehlmann, S.
A1  - Hovatta, Talvikki
A1  - Smith, P. S.
A1  - Pontrelli, P.
T1  - Multiwavelength Observations of the Blazar BL Lacertae
BT  - a new Fast TeV Gamma-Ray Flare
JF  - The astrophysical journal : an international review of spectroscopy and astronomical physics
N2  - Combined with measurements made by very-long-baseline interferometry, the observations of fast TeV gamma-ray flares probe the structure and emission mechanism of blazar jets. However, only a handful of such flares have been detected to date, and only within the last few years have these flares been observed from lower-frequency-peaked BL. Lac objects and flat-spectrum radio quasars. We report on a fast TeV gamma-ray flare from the blazar BL. Lacertae observed by the Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS). with a rise time of similar to 2.3 hr and a decay time of similar to 36 min. The peak flux above 200 GeV is (4.2 +/- 0.6) x 10(-6) photon m(-2) s(-1) measured with a 4-minute-binned light curve, corresponding to similar to 180% of the flux that is observed from the Crab Nebula above the same energy threshold. Variability contemporaneous with the TeV gamma-ray flare was observed in GeV gamma-ray, X-ray, and optical flux, as well as in optical and radio polarization. Additionally, a possible moving emission feature with superluminal apparent velocity was identified in Very Long Baseline Array observations at 43 GHz, potentially passing the radio core of the jet around the time of the gamma-ray flare. We discuss the constraints on the size, Lorentz factor, and location of the emitting region of the flare, and the interpretations with several theoretical models that invoke relativistic plasma passing stationary shocks.
KW  - BL Lacertae objects: individual (BL Lacertae = VER J2202+422)
KW  - galaxies: active
Y1  - 2018
U6  - https://doi.org/10.3847/1538-4357/aab35c
SN  - 0004-637X
SN  - 1538-4357
VL  - 856
IS  - 2
PB  - IOP Publ. Ltd.
CY  - Bristol
ER  -