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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  - Lopez-Coto, R.
A1  - Maccarone, M. C.
A1  - Maier, G.
A1  - Malaguti, G.
A1  - Mandat, D.
A1  - Maneva, G.
A1  - Mangano, S.
A1  - Marcowith, Alexandre
A1  - Marti, J.
A1  - Martinez, M.
A1  - Martinez, G.
A1  - Masuda, S.
A1  - Maurin, G.
A1  - Maxted, N.
A1  - Melioli, Claudio
A1  - Mineo, T.
A1  - Mirabal, N.
A1  - Mizuno, T.
A1  - Moderski, R.
A1  - Mohammed, M.
A1  - Montaruli, T.
A1  - Moralejo, A.
A1  - Mori, K.
A1  - Morlino, G.
A1  - Morselli, A.
A1  - Moulin, Emmanuel
A1  - Mukherjee, R.
A1  - Mundell, C.
A1  - Muraishi, H.
A1  - Murase, Kohta
A1  - Nagataki, Shigehiro
A1  - Nagayoshi, T.
A1  - Naito, T.
A1  - Nakajima, D.
A1  - Nakamori, T.
A1  - Nemmen, R.
A1  - Niemiec, Jacek
A1  - Nieto, D.
A1  - Nievas-Rosillo, M.
A1  - Nikolajuk, M.
A1  - Nishijima, K.
A1  - Noda, K.
A1  - Nogues, L.
A1  - Nosek, D.
A1  - Novosyadlyj, B.
A1  - Nozaki, S.
A1  - Ohira, Yutaka
A1  - Ohishi, M.
A1  - Ohm, S.
A1  - Okumura, A.
A1  - Ong, R. A.
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A1  - Paredes, Josep M.
A1  - Pavy, S.
A1  - Persic, M.
A1  - Petrucci, P.
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A1  - Pisarski, A.
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A1  - Porcelli, A.
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A1  - Prouza, M.
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A1  - Rameez, M.
A1  - Reimer, O.
A1  - Renaud, M.
A1  - Ribo, M.
A1  - Rico, J.
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A1  - Saito, T.
A1  - Sakaki, N.
A1  - Sanchez, D.
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A1  - Sano, H.
A1  - Santander, M.
A1  - Sarkar, S.
A1  - Sawada, M.
A1  - Schioppa, E. J.
A1  - Schoorlemmer, H.
A1  - Schovanek, P.
A1  - Schussler, F.
A1  - Sergijenko, O.
A1  - Servillat, M.
A1  - Shalchi, A.
A1  - Shellard, R. C.
A1  - Siejkowski, H.
A1  - Sillanpaa, A.
A1  - Simone, D.
A1  - Sliusar, V.
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A1  - Stanic, S.
A1  - Starling, R.
A1  - Stawarz, L.
A1  - Stefanik, S.
A1  - Stephan, M.
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A1  - Tanaka, S.
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A1  - Tescaro, D.
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A1  - Weinstein, A.
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A1  - White, R.
A1  - Wierzcholska, A.
A1  - Wilcox, P.
A1  - Williams, D. A.
A1  - Wischnewski, R.
A1  - Wojcik, P.
A1  - Yamamoto, T.
A1  - Yamamoto, H.
A1  - Yamazaki, Ryo
A1  - Yanagita, S.
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A1  - Yoshida, T.
A1  - Yoshida, M.
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A1  - Zhdanov, V.
A1  - Ziegler, A.
A1  - Zorn, J.
T1  - Prospects for Cherenkov Telescope Array Observations of the Young Supernova Remnant RX J1713.7-3946
JF  - The astrophysical journal : an international review of spectroscopy and astronomical physics
N2  - We perform simulations for future Cherenkov Telescope Array (CTA) observations of RX J1713.7-3946, a young supernova remnant (SNR) and one of the brightest sources ever discovered in very high energy (VHE) gamma rays. Special attention is paid to exploring possible spatial (anti) correlations of gamma rays with emission at other wavelengths, in particular X-rays and CO/H I emission. We present a series of simulated images of RX J1713.7-3946 for CTA based on a set of observationally motivated models for the gamma-ray emission. In these models, VHE gamma rays produced by high-energy electrons are assumed to trace the nonthermal X-ray emission observed by XMM-Newton, whereas those originating from relativistic protons delineate the local gas distributions. The local atomic and molecular gas distributions are deduced by the NANTEN team from CO and H I observations. Our primary goal is to show how one can distinguish the emission mechanism(s) of the gamma rays (i.e., hadronic versus leptonic, or a mixture of the two) through information provided by their spatial distribution, spectra, and time variation. This work is the first attempt to quantitatively evaluate the capabilities of CTA to achieve various proposed scientific goals by observing this important cosmic particle accelerator.
KW  - cosmic rays
KW  - gamma rays: ISM
KW  - ISM: individual objects (RX J1713.7-3946, G347.3-0.5)
Y1  - 2017
U6  - https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa6d67
SN  - 0004-637X
SN  - 1538-4357
VL  - 840
IS  - 2
PB  - IOP Publ. Ltd.
CY  - Bristol
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ahnen, M. L.
A1  - Ansoldi, S.
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A1  - Strigachev, A.
A1  - Sadun, A. C.
T1  - Extreme HBL behavior of Markarian 501 during 2012
JF  - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal / European Southern Observatory (ESO)
N2  - Aims. We aim to characterize the multiwavelength emission from Markarian 501 (Mrk 501), quantify the energy-dependent variability, study the potential multiband correlations, and describe the temporal evolution of the broadband emission within leptonic theoretical scenarios. Methods. We organized a multiwavelength campaign to take place between March and July of 2012. Excellent temporal coverage was obtained with more than 25 instruments, including the MAGIC, FACT and VERITAS Cherenkov telescopes, the instruments on board the Swift and Fermi spacecraft, and the telescopes operated by the GASP-WEBT collaboration. Results. Mrk 501 showed a very high energy (VHE) gamma-ray flux above 0.2 TeV of similar to 0.5 times the Crab Nebula flux (CU) for most of the campaign. The highest activity occurred on 2012 June 9, when the VHE flux was similar to 3 CU, and the peak of the high-energy spectral component was found to be at similar to 2 TeV. Both the X-ray and VHE gamma-ray spectral slopes were measured to be extremely hard, with spectral indices <2 during most of the observing campaign, regardless of the X-ray and VHE flux. This study reports the hardest Mrk 501 VHE spectra measured to date. The fractional variability was found to increase with energy, with the highest variability occurring at VHE. Using the complete data set, we found correlation between the X-ray and VHE bands; however, if the June 9 flare is excluded, the correlation disappears (significance <3 sigma) despite the existence of substantial variability in the X-ray and VHE bands throughout the campaign. Conclusions. The unprecedentedly hard X-ray and VHE spectra measured imply that their low- and high-energy components peaked above 5 keV and 0.5 TeV, respectively, during a large fraction of the observing campaign, and hence that Mrk 501 behaved like an extreme high-frequency-peaked blazar (EHBL) throughout the 2012 observing season. This suggests that being an EHBL may not be a permanent characteristic of a blazar, but rather a state which may change over time. The data set acquired shows that the broadband spectral energy distribution (SED) of Mrk 501, and its transient evolution, is very complex, requiring, within the framework of synchrotron self-Compton (SSC) models, various emission regions for a satisfactory description. Nevertheless the one-zone SSC scenario can successfully describe the segments of the SED where most energy is emitted, with a significant correlation between the electron energy density and the VHE gamma-ray activity, suggesting that most of the variability may be explained by the injection of high-energy electrons. The one-zone SSC scenario used reproduces the behavior seen between the measured X-ray and VHE gamma-ray fluxes, and predicts that the correlation becomes stronger with increasing energy of the X-rays.
KW  - astroparticle physics
KW  - acceleration of particles
KW  - radiation mechanisms: non-thermal
KW  - BL Lacertae objects: general
KW  - BL Lacertae objects: individual: Mrk501
Y1  - 2018
U6  - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833704
SN  - 1432-0746
VL  - 620
PB  - EDP Sciences
CY  - Les Ulis
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Aleksic, J.
A1  - Ansoldi, S.
A1  - Antonelli, L. A.
A1  - Antoranz, P.
A1  - Babic, A.
A1  - Bangale, P.
A1  - de Almeida, U. Barres
A1  - Barrio, J. A.
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A1  - Bernardini, E.
A1  - Biland, A.
A1  - Blanch Bigas, O.
A1  - Bock, R. K.
A1  - Bonnefoy, S.
A1  - Bonnoli, G.
A1  - Borracci, F.
A1  - Bretz, T.
A1  - Carmona, E.
A1  - Carosi, A.
A1  - Fidalgo, D. Carreto
A1  - Colin, P.
A1  - Colombo, E.
A1  - Contreras, J. L.
A1  - Cortina, J.
A1  - Covino, S.
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A1  - De Caneva, G.
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A1  - Doro, M.
A1  - Einecke, S.
A1  - Eisenacher, D.
A1  - Elsaesser, D.
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A1  - Ferenc, D.
A1  - Fonseca, M. V.
A1  - Font, L.
A1  - Frantzen, K.
A1  - Fruck, C.
A1  - Garcia Lopez, R. J.
A1  - Garczarczyk, M.
A1  - Garrido Terrats, D.
A1  - Gaug, M.
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A1  - Godinovic, N.
A1  - Gonzalez Munoz, A.
A1  - Gozzini, S. R.
A1  - Hadamek, A.
A1  - Hadasch, D.
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A1  - Kellermann, H.
A1  - Knoetig, M. L.
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A1  - Kushida, J.
A1  - La Barbera, A.
A1  - Lelas, D.
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A1  - Lombardi, S.
A1  - Lopez, M.
A1  - Lopez-Coto, R.
A1  - Lopez-Oramas, A.
A1  - Lorenz, E.
A1  - Lozano, I.
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A1  - Mallot, K.
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A1  - Mankuzhiyil, N.
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A1  - Maraschi, L.
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A1  - Martinez, M.
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A1  - Moroni, P. G. Prada
A1  - Prandini, E.
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A1  - Puljak, I.
A1  - Reinthal, R.
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A1  - Rico, J.
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A1  - Ruegamer, S.
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A1  - Benbow, W.
A1  - Berger, K.
A1  - Bird, R.
A1  - Bouvier, A.
A1  - Bugaev, V.
A1  - Cerruti, M.
A1  - Chen, Xuhui
A1  - Ciupik, L.
A1  - Collins-Hughes, E.
A1  - Cui, W.
A1  - Duke, C.
A1  - Dumm, J.
A1  - Falcone, A.
A1  - Federici, Simone
A1  - Feng, Q.
A1  - Finley, J. P.
A1  - Fortson, L.
A1  - Furniss, A.
A1  - Galante, N.
A1  - Gillanders, G. H.
A1  - Griffin, S.
A1  - Griffiths, S. T.
A1  - Grube, J.
A1  - Gyuk, G.
A1  - Hanna, D.
A1  - Holder, J.
A1  - Johnson, C. A.
A1  - Kaaret, P.
A1  - Kertzman, M.
A1  - Kieda, D.
A1  - Krawczynski, H.
A1  - Lang, M. J.
A1  - Madhavan, A. S.
A1  - Maier, G.
A1  - Majumdar, P.
A1  - Meagher, K.
A1  - Moriarty, P.
A1  - Mukherjee, R.
A1  - Nieto, D.
A1  - Ong, R. A.
A1  - Otte, A. N.
A1  - Pichel, A.
A1  - Pohl, Manula
A1  - Popkow, A.
A1  - Prokoph, H.
A1  - Quinn, J.
A1  - Rajotte, J.
A1  - Ratliff, G.
A1  - Reyes, L. C.
A1  - Reynolds, P. T.
A1  - Richards, G. T.
A1  - Roache, E.
A1  - Sembroski, G. H.
A1  - Shahinyan, K.
A1  - Sheidaei, F.
A1  - Smith, A. W.
A1  - Staszak, D.
A1  - Telezhinsky, Igor O.
A1  - Theiling, M.
A1  - Tyler, J.
A1  - Varlotta, A.
A1  - Vincent, S.
A1  - Wakely, S. P.
A1  - Weekes, T. C.
A1  - Welsing, R.
A1  - Williams, D. A.
A1  - Zajczyk, A.
A1  - Zitzer, B.
A1  - Villata, M.
A1  - Raiteri, C. M.
A1  - Ajello, M.
A1  - Perri, M.
A1  - Aller, H. D.
A1  - Aller, M. F.
A1  - Larionov, V. M.
A1  - Efimova, N. V.
A1  - Konstantinova, T. S.
A1  - Kopatskaya, E. N.
A1  - Chen, W. P.
A1  - Koptelova, E.
A1  - Hsiao, H. Y.
A1  - Kurtanidze, O. M.
A1  - Nikolashvili, M. G.
A1  - Kimeridze, G. N.
A1  - Jordan, B.
A1  - Leto, Paolo
A1  - Buemi, C. S.
A1  - Trigilio, C.
A1  - Umana, G.
A1  - Lahteenmaki, A.
A1  - Nieppola, E.
A1  - Tornikoski, M.
A1  - Sainio, J.
A1  - Kadenius, V.
A1  - Giroletti, M.
A1  - Cesarini, A.
A1  - Fuhrmann, L.
A1  - Kovalev, Yu. A.
A1  - Kovalev, Y. Y.
T1  - Multiwavelength observations of Mrk 501 in 2008
JF  - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal
N2  - Context. Blazars are variable sources on various timescales over a broad energy range spanning from radio to very high energy (>100 GeV, hereafter VHE). Mrk 501 is one of the brightest blazars at TeV energies and has been extensively studied since its first VHE detection in 1996. However, most of the gamma-ray studies performed on Mrk 501 during the past years relate to flaring activity, when the source detection and characterization with the available gamma-ray instrumentation was easier to perform.
 Aims. Our goal is to characterize the source gamma-ray emission in detail, together with the radio-to-X-ray emission, during the non-flaring (low) activity, which is less often studied than the occasional flaring (high) activity.
 Methods. We organized a multiwavelength (MW) campaign on Mrk 501 between March and May 2008. This multi-instrument effort included the most sensitive VHE gamma-ray instruments in the northern hemisphere, namely the imaging atmospheric Cherenkov telescopes MAGIC and VERITAS, as well as Swift, RXTE, the F-GAMMA, GASP-WEBT, and other collaborations and instruments. This provided extensive energy and temporal coverage of Mrk 501 throughout the entire campaign.
 Results. Mrk 501 was found to be in a low state of activity during the campaign, with a VHE flux in the range of 10%-20% of the Crab nebula flux. Nevertheless, significant flux variations were detected with various instruments, with a trend of increasing variability with energy and a tentative correlation between the X-ray and VHE fluxes. The broadband spectral energy distribution during the two different emission states of the campaign can be adequately described within the homogeneous one-zone synchrotron self-Compton model, with the (slightly) higher state described by an increase in the electron number density.
 Conclusions. The one-zone SSC model can adequately describe the broadband spectral energy distribution of the source during the two months covered by the MW campaign. This agrees with previous studies of the broadband emission of this source during flaring and non-flaring states. We report for the first time a tentative X-ray-to-VHE correlation during such a low VHE activity. Although marginally significant, this positive correlation between X-ray and VHE, which has been reported many times during flaring activity, suggests that the mechanisms that dominate the X-ray/VHE emission during non-flaring-activity are not substantially different from those that are responsible for the emission during flaring activity.
KW  - astroparticle physics
KW  - BL Lacertae objects: individual: Mrk 501
KW  - gamma rays: general
Y1  - 2015
U6  - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201322906
SN  - 0004-6361
SN  - 1432-0746
VL  - 573
PB  - EDP Sciences
CY  - Les Ulis
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Ahnen, M. L.
A1  - Ansoldi, S.
A1  - Antonelli, L. A.
A1  - Antoranz, P.
A1  - Babic, A.
A1  - Banerjee, B.
A1  - Bangale, P.
A1  - de Almeida, U. Barres
A1  - Barrio, J. A.
A1  - Gonzalez, J. Becerra
A1  - Bednarek, W.
A1  - Bernardini, E.
A1  - Berti, A.
A1  - Biasuzzi, B.
A1  - Biland, A.
A1  - Blanch, O.
A1  - Bonnefoy, S.
A1  - Bonnoli, G.
A1  - Borracci, F.
A1  - Bretz, T.
A1  - Buson, S.
A1  - Carosi, A.
A1  - Chatterjee, A.
A1  - Clavero, R.
A1  - Colin, P.
A1  - Colombo, E.
A1  - Contreras, J. L.
A1  - Cortina, J.
A1  - Covino, S.
A1  - Da Vela, P.
A1  - Dazzi, F.
A1  - De Angelis, A.
A1  - De Lotto, B.
A1  - Wilhelmi, E. de Ona
A1  - Di Pierro, F.
A1  - Doert, M.
A1  - Dominguez, A.
A1  - Prester, D. Dominis
A1  - Dorner, D.
A1  - Doro, M.
A1  - Einecke, S.
A1  - Glawion, D. Eisenacher
A1  - Elsaesser, D.
A1  - Engelkemeier, M.
A1  - Ramazani, V. Fallah
A1  - Fernandez-Barral, A.
A1  - Fidalgo, D.
A1  - Fonseca, M. V.
A1  - Font, L.
A1  - Frantzen, K.
A1  - Fruck, C.
A1  - Galindo, D.
A1  - Lopez, R. J. Garcia
A1  - Garczarczyk, M.
A1  - Terrats, D. Garrido
A1  - Gaug, M.
A1  - Giammaria, P.
A1  - Godinovic, N.
A1  - Gonzalez Munoz, A.
A1  - Gora, D.
A1  - Guberman, D.
A1  - Hadasch, D.
A1  - Hahn, A.
A1  - Hanabata, Y.
A1  - Hayashida, M.
A1  - Herrera, J.
A1  - Hose, J.
A1  - Hrupec, D.
A1  - Hughes, G.
A1  - Idec, W.
A1  - Kodani, K.
A1  - Konno, Y.
A1  - Kubo, H.
A1  - Kushida, J.
A1  - La Barbera, A.
A1  - Lelas, D.
A1  - Lindfors, E.
A1  - Lombardi, S.
A1  - Longo, F.
A1  - Lopez, M.
A1  - Lopez-Coto, R.
A1  - Majumdar, P.
A1  - Makariev, M.
A1  - Mallot, K.
A1  - Maneva, G.
A1  - Manganaro, M.
A1  - Mannheim, K.
A1  - Maraschi, L.
A1  - Marcote, B.
A1  - Mariotti, M.
A1  - Martinez, M.
A1  - Mazin, D.
A1  - Menzel, U.
A1  - Miranda, J. M.
A1  - Mirzoyan, R.
A1  - Moralejo, A.
A1  - Moretti, E.
A1  - Nakajima, D.
A1  - Neustroev, V.
A1  - Niedzwiecki, A.
A1  - Rosillo, M. Nievas
A1  - Nilsson, K.
A1  - Nishijima, K.
A1  - Noda, K.
A1  - Nogues, L.
A1  - Overkemping, A.
A1  - Paiano, S.
A1  - Palacio, J.
A1  - Palatiello, M.
A1  - Paneque, D.
A1  - Paoletti, R.
A1  - Paredes, J. M.
A1  - Paredes-Fortuny, X.
A1  - Pedaletti, G.
A1  - Peresano, M.
A1  - Perri, L.
A1  - Persic, M.
A1  - Poutanen, J.
A1  - Moroni, P. G. Prada
A1  - Prandini, E.
A1  - Puljak, I.
A1  - Reichardt, I.
A1  - Rhode, W.
A1  - Ribo, M.
A1  - Rico, J.
A1  - Rodriguez Garcia, J.
A1  - Saito, T.
A1  - Satalecka, K.
A1  - Schroder, S.
A1  - Schultz, C.
A1  - Schweizer, T.
A1  - Shore, S. N.
A1  - Sillanpaa, A.
A1  - Sitarek, J.
A1  - Snidaric, I.
A1  - Sobczynska, D.
A1  - Stamerra, A.
A1  - Steinbring, T.
A1  - Strzys, M.
A1  - Suric, T.
A1  - Takalo, L.
A1  - Tavecchio, F.
A1  - Temnikov, P.
A1  - Terzic, T.
A1  - Tescaro, D.
A1  - Teshima, M.
A1  - Thaele, J.
A1  - Torres, D. F.
A1  - Toyama, T.
A1  - Treves, A.
A1  - Vanzo, G.
A1  - Verguilov, V.
A1  - Vovk, I.
A1  - Ward, J. E.
A1  - Will, M.
A1  - Wu, M. H.
A1  - Zanin, R.
A1  - Abeysekara, A. U.
A1  - Archambault, S.
A1  - Archer, A.
A1  - Benbow, W.
A1  - Bird, R.
A1  - Buchovecky, M.
A1  - Buckley, J. H.
A1  - Bugaev, V.
A1  - Connolly, M. P.
A1  - Cui, W.
A1  - Dickinson, H. J.
A1  - Falcone, A.
A1  - Feng, Q.
A1  - Finley, J. P.
A1  - Fleischhack, H.
A1  - Flinders, A.
A1  - Fortson, L.
A1  - Gillanders, G. H.
A1  - Griffin, S.
A1  - Grube, J.
A1  - Huetten, M.
A1  - Hanna, D.
A1  - Holder, J.
A1  - Humensky, T. B.
A1  - Kaaret, P.
A1  - Kar, P.
A1  - Kelley-Hoskins, N.
A1  - Kertzman, M.
A1  - Kieda, D.
A1  - Krause, M.
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.
A1  - Leto, P.
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  - Leto, Paolo
A1  - Trigilio, C.
A1  - Oskinova, Lida
A1  - Ignace, R.
A1  - Buemi, C. S.
A1  - Umana, G.
A1  - Ingallinera, A.
A1  - Leone, Francesco
A1  - Phillips, N. M.
A1  - Agliozzo, Claudia
A1  - Todt, Helge Tobias
A1  - Cerrigone, L.
T1  - A combined multiwavelength VLA/ALMA/Chandra study unveils the complex magnetosphere of the B-type star HR5907
JF  - Monthly notices of the Royal Astronomical Society
N2  - We present new radio/millimeter measurements of the hot magnetic star HR5907 obtained with the VLA and ALMA interferometers. We find that HR5907 is the most radio luminous early type star in the cm-mm band among those presently known. Its multi-wavelength radio light curves are strongly variable with an amplitude that increases with radio frequency. The radio emission can be explained by the populations of the non-thermal electrons accelerated in the current sheets on the outer border of the magnetosphere of this fast-rotating magnetic star. We classify HR5907 as another member of the growing class of strongly magnetic fast-rotating hot stars where the gyro-synchrotron emission mechanism efficiently operates in their magnetospheres. The new radio observations of HR5907 are combined with archival X-ray data to study the physical condition of its magnetosphere. The X-ray spectra of HR5907 show tentative evidence for the presence of non-thermal spectral component. We suggest that non-thermal X-rays originate a stellar X-ray aurora due to streams of non-thermal electrons impacting on the stellar surface. Taking advantage of the relation between the spectral indices of the X-ray power-law spectrum and the non-thermal electron energy distributions, we perform 3-D modelling of the radio emission for HR5907. The wavelength-dependent radio light curves probe magnetospheric layers at different heights above the stellar surface. A detailed comparison between simulated and observed radio light curves leads us to conclude that the stellar magnetic field of HR 5907 is likely non-dipolar, providing further indirect evidence of the complex magnetic field topology of HR5907.
KW  - stars: chemically peculiar
KW  - stars: early-type
KW  - stars: individual: HR 5907
KW  - stars: magnetic field
KW  - radio continuum: stars
KW  - X-rays: stars
Y1  - 2018
U6  - https://doi.org/10.1093/mnras/sty244
SN  - 0035-8711
SN  - 1365-2966
VL  - 476
IS  - 1
SP  - 562
EP  - 579
PB  - Oxford Univ. Press
CY  - Oxford
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Leto, Paolo
A1  - Trigilio, C.
A1  - Oskinova, Lida
A1  - Ignace, R.
A1  - Buemi, C. S.
A1  - Umana, G.
A1  - Ingallinera, A.
A1  - Todt, Helge Tobias
A1  - Leone, F.
T1  - The detection of variable radio emission from the fast rotating magnetic hot B-star HR 7355 and evidence for its X-ray aurorae
JF  - Monthly notices of the Royal Astronomical Society
N2  - In this paper, we investigate the multiwavelength properties of the magnetic early B-type star HR 7355. We present its radio light curves at several frequencies, taken with the Jansky Very Large Array, and X-ray spectra, taken with the XMM-Newton X-ray telescope. Modelling of the radio light curves for the Stokes I and V provides a quantitative analysis of the HR 7355 magnetosphere. A comparison between HR 7355 and a similar analysis for the Ap star CU Vir allows us to study how the different physical parameters of the two stars affect the structure of the respective magnetospheres where the non-thermal electrons originate. Our model includes a cold thermal plasma component that accumulates at high magnetic latitudes that influences the radio regime, but does not give rise to X-ray emission. Instead, the thermal X-ray emission arises from shocks generated by wind stream collisions close to the magnetic equatorial plane. The analysis of the X-ray spectrum of HR 7355 also suggests the presence of a non-thermal radiation. Comparison between the spectral index of the power-law X-ray energy distribution with the non-thermal electron energy distribution indicates that the non-thermal X-ray component could be the auroral signature of the non-thermal electrons that impact the stellar surface, the same non-thermal electrons that are responsible for the observed radio emission. On the basis of our analysis, we suggest a novel model that simultaneously explains the X-ray and the radio features of HR 7355 and is likely relevant for magnetospheres of other magnetic early-type stars.
KW  - stars: chemically peculiar
KW  - stars: early-type
KW  - stars: individual: HR 7355
KW  - stars: magnetic field
KW  - radio continuum: stars
KW  - X-rays: stars
Y1  - 2017
U6  - https://doi.org/10.1093/mnras/stx267
SN  - 0035-8711
SN  - 1365-2966
VL  - 467
SP  - 2820
EP  - 2833
PB  - Oxford Univ. Press
CY  - Oxford
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Leto, Paolo
A1  - Trigilio, C.
A1  - Oskinova, Lida
A1  - Ignace, R.
A1  - Buemi, C. S.
A1  - Umana, G.
A1  - Cavallaro, Francesco
A1  - Ingallinera, A.
A1  - Bufano, F.
A1  - Phillips, N. M.
A1  - Agliozzo, Claudia
A1  - Cerrigone, L.
A1  - Todt, Helge Tobias
A1  - Riggi, S.
A1  - Leone, Francesco
T1  - The polarization mode of the auroral radio emission from the early-type star HD 142301
JF  - Monthly notices of the Royal Astronomical Society
N2  - We report the detection of the auroral radio emission from the early-type magnetic star HD142301. New VLA observations of HD142301 detected highly polarized amplified emission occurring at fixed stellar orientations. The coherent emission mechanism responsible for the stellar auroral radio emission amplifies the radiation within a narrow beam, making the star where this phenomenon occurs similar to a radio lighthouse. The elementary emission process responsible for the auroral radiation mainly amplifies one of the two magneto-ionic modes of the electromagnetic wave. This explains why the auroral pulses are highly circularly polarized. The auroral radio emission of HD142301 is characterized by a reversal of the sense of polarization as the star rotates. The effective magnetic field curve of HD142301 is also available making it possible to correlate the transition from the left to the right-hand circular polarization sense ( and vice versa) of the auroral pulses with the known orientation of the stellar magnetic field. The results presented in this letter have implications for the estimation of the dominant magneto-ionic mode amplified within the HD142301 magnetosphere.
KW  - masers
KW  - polarization
KW  - stars: early-type
KW  - stars: individual: HD142301
KW  - stars: magnetic field
KW  - radio continuum: stars
Y1  - 2018
U6  - https://doi.org/10.1093/mnrasl/sly179
SN  - 0035-8711
SN  - 1365-2966
VL  - 482
IS  - 1
SP  - L4
EP  - L8
PB  - Oxford Univ. Press
CY  - Oxford
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Robrade, Jan
A1  - Oskinova, Lida
A1  - Schmitt, J. H. M. M.
A1  - Leto, Paolo
A1  - Trigilio, C.
T1  - Outstanding X-ray emission from the stellar radio pulsar CU Virginis
JF  - Astronomy and astrophysics : an international weekly journal
N2  - Context. Among the intermediate-mass magnetic chemically peculiar (MCP) stars, CU Vir is one of the most intriguing objects. Its 100% circularly polarized beams of radio emission sweep the Earth as the star rotates, thereby making this strongly magnetic star the prototype of a class of nondegenerate stellar radio pulsars. While CU Vir is well studied in radio, its high-energy properties are not known. Yet, X-ray emission is expected from stellar magnetospheres and confined stellar winds. Aims. Using X-ray data we aim to test CU Vir for intrinsic X-ray emission and investigate mechanisms responsible for its generation. Methods. We present X-ray observations performed with XMM-Newton and Chandra and study obtained X-ray images, light curves, and spectra. Basic X-ray properties are derived from spectral modelling and are compared with model predictions. In this context we investigate potential thermal and nonthermal X-ray emission scenarios. Results. We detect an X-ray source at the position of CU Vir. With LX approximate to 3 x 10(28) erg s(-1) it is moderately X-ray bright, but the spectrum is extremely hard compared to other Ap stars. Spectral modelling requires multi-component models with predominant hot plasma at temperatures of about T-X = 25MK or, alternatively, a nonthermal spectral component. Both types of model provide a virtually equivalent description of the X-ray spectra. The Chandra observation was performed six years later than those by XMM-Newton, yet the source has similar X-ray flux and spectrum, suggesting a steady and persistent X-ray emission. This is further confirmed by the X-ray light curves that show only mild X-ray variability. Conclusions. CU Vir is also an exceptional star at X-ray energies. To explain its full X-ray properties, a generating mechanism beyond standard explanations, like the presence of a low-mass companion or magnetically confined wind-shocks, is required. Magnetospheric activity might be present or, as proposed for fast-rotating strongly magnetic Bp stars, the X-ray emission of CU Vir is predominantly auroral in nature.
KW  - individual: CU Vir
KW  - stars: activity
KW  - stars: chemically peculiar
KW  - stars: magnetic field
KW  - X-rays: stars
Y1  - 2018
U6  - https://doi.org/10.1051/0004-6361/201833492
SN  - 1432-0746
VL  - 619
PB  - EDP Sciences
CY  - Les Ulis
ER  -