Minute-Timescale >100 MeV gamma-ray variability during the giant outburst of quasar 3C 279 observed by Fermi-LAT in 2015 June
Markus Ackermann
,
R. Anantua
,
K. Asano
(1)
,
Luca Baldini
,
Guido Barbiellini
,
D. Bastieri
,
J. Becerra Gonzalez
,
R. Bellazzini
,
E. Bissaldi
,
R. D. Blandford
,
E. D. Bloom
,
R. Bonino
,
E. Bottacini
,
P. Bruel
,
R. Buehler
,
G. A. Caliandro
,
R. A. Cameron
,
M. Caragiulo
,
P. A. Caraveo
,
E. Cavazzuti
,
C. Cecchi
(2)
,
C. C. Cheung
(3)
,
J. Chiang
,
G. Chiaro
,
S. Ciprini
,
J. Cohen-Tanugi
,
F. Costanza
,
S. Cutini
,
F. D’ammando
,
F. De Palma
,
R. Desiante
,
S. W. Digel
(4)
,
N. Di Lalla
(5)
,
M. Di Mauro
(6)
,
L. Di Venere
,
P. S. Drell
,
C. Favuzzi
,
S. J. Fegan
,
E. C. Ferrara
(7)
,
Y. Fukazawa
,
S. Funk
(8)
,
P. Fusco
(9)
,
F. Gargano
,
D. Gasparrini
,
N. Giglietto
,
F. Giordano
,
M. Giroletti
(10)
,
I. A. Grenier
(11, 12)
,
Lucas Guillemot
(13, 14)
,
S. Guiriec
,
M. Hayashida
,
E. Hays
,
D. Horan
(15)
,
G. Jóhannesson
,
S. Kensei
,
D. Kocevski
,
M. Kuss
(16)
,
G. La Mura
(17)
,
S. Larsson
(18)
,
L. Latronico
,
J. Li
(19)
,
F. Longo
,
F. Loparco
(20)
,
B. Lott
(21)
,
M. N. Lovellette
,
P. Lubrano
,
G. M. Madejski
,
J. D. Magill
,
S. Maldera
,
A. Manfreda
,
M. Mayer
(22)
,
M. N. Mazziotta
,
P. F. Michelson
(23)
,
N. Mirabal
,
T. Mizuno
,
M. E. Monzani
,
A. Morselli
,
I. V. Moskalenko
,
K. Nalewajko
,
M. Negro
(24, 25)
,
E. Nuss
(20)
,
T. Ohsugi
,
E. Orlando
,
D. Paneque
,
J. S. Perkins
(26)
,
M. Pesce-Rollins
,
F. Piron
(20)
,
G. Pivato
,
T. A. Porter
(27)
,
G. Principe
,
R. Rando
,
M. Razzano
,
S. Razzaque
,
A. Reimer
,
J. D. Scargle
,
C. Sgrò
(28)
,
M. Sikora
,
D. Simone
(29)
,
E. J. Siskind
,
F. Spada
,
P. Spinelli
(30)
,
L. Stawarz
,
J. B. Thayer
,
D. J. Thompson
(31)
,
D. F. Torres
,
E. Troja
,
Y. Uchiyama
(32)
,
Y. Yuan
(33)
,
S. Zimmer
(34)
1
Division of Biology, Kansas State University
2 Dipartimento di Scienze Biomediche Sperimentali e Cliniche “Mario Serio”
3 NRL - Naval Research Laboratory
4 SLAC - SLAC National Accelerator Laboratory
5 UGC-DAE Consortium for Scientific Research
6 Department of Molecular Medicine
7 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
8 LSHTM - London School of Hygiene and Tropical Medicine
9 INFN, sezione di Bari - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sezione di Bari
10 INAF - Istituto Nazionale di Astrofisica
11 ENSA Nantes - École nationale supérieure d'architecture de Nantes
12 UPD7 - Université Paris Diderot - Paris 7
13 USN - Unité Scientifique de la Station de Nançay
14 LPC2E - Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace
15 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
16 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
17 DIEE
18 GU - Göteborgs Universitet = University of Gothenburg
19 ERTIM - Équipe de Recherche en Textes, Informatique, Multilinguisme
20 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
21 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
22 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
23 HEPL - Hansen Experimental Physics Lab [Stanford]
24 UNITO - Università degli studi di Torino = University of Turin
25 INFN, Sezione di Torino - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
26 UB - University of Botswana
27 Department of Animal and Avian Sciences
28 CHU Dijon - Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand
29 LERMA - Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique
30 ENSA-V - École nationale supérieure d'architecture de Versailles
31 Sea Mammal Research Unit
32 Department of Physics [Tokyo]
33 Department of Biostatistics [Houston]
34 LCFC - Laboratoire de Conception Fabrication Commande
2 Dipartimento di Scienze Biomediche Sperimentali e Cliniche “Mario Serio”
3 NRL - Naval Research Laboratory
4 SLAC - SLAC National Accelerator Laboratory
5 UGC-DAE Consortium for Scientific Research
6 Department of Molecular Medicine
7 GSFC - NASA Goddard Space Flight Center
8 LSHTM - London School of Hygiene and Tropical Medicine
9 INFN, sezione di Bari - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sezione di Bari
10 INAF - Istituto Nazionale di Astrofisica
11 ENSA Nantes - École nationale supérieure d'architecture de Nantes
12 UPD7 - Université Paris Diderot - Paris 7
13 USN - Unité Scientifique de la Station de Nançay
14 LPC2E - Laboratoire de Physique et Chimie de l'Environnement et de l'Espace
15 LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
16 Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
17 DIEE
18 GU - Göteborgs Universitet = University of Gothenburg
19 ERTIM - Équipe de Recherche en Textes, Informatique, Multilinguisme
20 LUPM - Laboratoire Univers et Particules de Montpellier
21 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
22 LPC - Laboratoire de Physique Corpusculaire - Clermont-Ferrand
23 HEPL - Hansen Experimental Physics Lab [Stanford]
24 UNITO - Università degli studi di Torino = University of Turin
25 INFN, Sezione di Torino - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
26 UB - University of Botswana
27 Department of Animal and Avian Sciences
28 CHU Dijon - Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand
29 LERMA - Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique
30 ENSA-V - École nationale supérieure d'architecture de Versailles
31 Sea Mammal Research Unit
32 Department of Physics [Tokyo]
33 Department of Biostatistics [Houston]
34 LCFC - Laboratoire de Conception Fabrication Commande
Markus Ackermann
- Fonction : Auteur
R. Anantua
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K. Asano
- Fonction : Auteur
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Luca Baldini
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Guido Barbiellini
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D. Bastieri
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J. Becerra Gonzalez
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R. Bellazzini
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E. Bissaldi
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R. D. Blandford
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E. D. Bloom
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R. Bonino
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E. Bottacini
- Fonction : Auteur
P. Bruel
- Fonction : Auteur
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R. Buehler
- Fonction : Auteur
G. A. Caliandro
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R. A. Cameron
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M. Caragiulo
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P. A. Caraveo
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E. Cavazzuti
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J. Chiang
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G. Chiaro
- Fonction : Auteur
S. Ciprini
- Fonction : Auteur
J. Cohen-Tanugi
- Fonction : Auteur
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F. Costanza
- Fonction : Auteur
S. Cutini
- Fonction : Auteur
F. D’ammando
- Fonction : Auteur
- PersonId : 778741
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F. De Palma
- Fonction : Auteur
R. Desiante
- Fonction : Auteur
L. Di Venere
- Fonction : Auteur
P. S. Drell
- Fonction : Auteur
C. Favuzzi
- Fonction : Auteur
S. J. Fegan
- Fonction : Auteur
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Y. Fukazawa
- Fonction : Auteur
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F. Gargano
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D. Gasparrini
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N. Giglietto
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F. Giordano
- Fonction : Auteur
Lucas Guillemot
- Fonction : Auteur
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S. Guiriec
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M. Hayashida
- Fonction : Auteur
E. Hays
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G. Jóhannesson
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S. Kensei
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D. Kocevski
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L. Latronico
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F. Longo
- Fonction : Auteur
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B. Lott
- Fonction : Auteur
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M. N. Lovellette
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P. Lubrano
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G. M. Madejski
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J. D. Magill
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A. Manfreda
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K. Nalewajko
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M. Pesce-Rollins
- Fonction : Auteur
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F. Piron
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G. Pivato
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S. Razzaque
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E. Troja
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Résumé
On 2015 June 16, Fermi-LAT observed a giant outburst from the flat spectrum radio quasar 3C 279 with a peak $>100$ MeV flux of $\sim3.6\times10^{-5}\;{\rm photons}\;{\rm cm}^{-2}\;{\rm s}^{-1}$ averaged over orbital period intervals. It is the historically highest $\gamma$-ray flux observed from the source including past EGRET observations, with the $\gamma$-ray isotropic luminosity reaching $\sim10^{49}\;{\rm erg}\;{\rm s}^{-1}$. During the outburst, the Fermi spacecraft, which has an orbital period of 95.4 min, was operated in a special pointing mode to optimize the exposure for 3C 279. For the first time, significant flux variability at sub-orbital timescales was found in blazar observations by Fermi-LAT. The source flux variability was resolved down to 2-min binned timescales, with flux doubling times less than 5 min. The observed minute-scale variability suggests a very compact emission region at hundreds of Schwarzschild radii from the central engine in conical jet models. A minimum bulk jet Lorentz factor ($\Gamma$) of 35 is necessary to avoid both internal $\gamma$-ray absorption and super-Eddington jet power. In the standard external-radiation-Comptonization scenario, $\Gamma$ should be at least 50 to avoid overproducing the synchrotron-self-Compton component. However, this predicts extremely low magnetization ($\sim5\times10^{-4}$). Equipartition requires $\Gamma$ as high as 120, unless the emitting region is a small fraction of the dissipation region. Alternatively, we consider $\gamma$ rays originating as synchrotron radiation of $\gamma_{\rm e}\sim1.6\times10^6$ electrons, in magnetic field $B\sim1.3$ kG, accelerated by strong electric fields $E\sim B$ in the process of magnetoluminescence. At such short distance scales, one cannot immediately exclude production of $\gamma$ rays in hadronic processes.
Origine | Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte |
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