多波段联合研究活动星系核高能伽玛产生机制

The emission from active galactic nuclei (AGN) is very active. To understand the high energy gamma-ray emission mechanism, long-term continuous multi-wavelength observation, especially at X-ray and very high energy (VHE) band is essential. However, due to the limitation of observation condition, current main detectors cannot achieve a long-term observation at VHE band. Within this application, we will combine the long-term TeV gamma-ray observation achieved by ARGO-YBJ experiment with other observations at radio,optical,X-ray and GeV for the first time. Basing on the light curve and wide energy spectra from AGN Mrk421 and Mrk501, we could systematic study the long-term emission characters of AGN, furthermore, we can look insight into the high energy emission from AGN and the physics condition within AGN during different states. The study will also shed light on the origin of extra-galactic cosmic ray, particle acceleration and black hole physics. This application will further reveal the capability of ARGO-YBJ and strengthen its compactness on the VHE gamma-ray astronomy. Besides, the application will provide a good foundation for the LHAASO project for further study in AGN and relative field.

活动星系核AGN的辐射极不稳定，为研究其高能伽玛产生机制，长期连续的多波段观测，特别是X射线和甚高能伽玛波段，显得极为重要，但现在主流甚高能伽玛探测器因自身观测条件限制，无法实现。本项目利用ARGO-YBJ实验在甚高能区大视场、全天候的独特优势，首次将射电、光学、X射线、GeV 和TeV 多年观测数据联合分析，改变长期联合数据缺乏的现状。基于Mrk421和Mrk501这两个AGN的长期光变和能谱及其关联性首次系统研究AGN长期辐射特性，从而开展其高能伽玛产生机制及AGN稳定期和爆发期的内部物理状态等方面研究，为河外宇宙线的起源、河外背景光测量、粒子加速和黑洞物理等重大物理问题的研究提供线索和依据。该项目的设立将进一步挖掘我国ARGO-YBJ实验物理潜力、增强其在甚高能伽玛天文领域的国际影响力，同时为我国未来LHAASO项目广泛和深入开展AGN多波段联合观测及相关物理的研究奠定基础。

在过去二十多年，得益于成像切伦科夫望远镜(IACT)技术的成功，甚高能伽马天文取得了巨大进展，但是受限于小视场和10%观测时间，其在活动源的长期监测和扩展源的测量方面存在严重不足，本项目基于ARGO-YBJ实验在甚高能伽马天文中大视场和全天候的优势特点，按计划完成了活动星系核多波段观测的研究任务，并扩展进行了其它伽马射线源的相关研究，取得了多个成果:1）与多家卫星数据联合，对活动星系核开展了包括射电、光学、X 射线、GeV 和TeV长期观测数据联合分析，改变了长期联合数据缺乏的现状，并对AGN 爆发期间能谱演化特征取得重要观测进展；2）对北天区实现了最高灵敏度巡天扫描，发表包含11个源和候选源的ARGO-YBJ星表，并对663个AGN设置了流强上限；3）对多个扩展源进行了能谱和扩展度测量，发现IACT的测量错误，并进一步开展了多波测量研究其辐射机制；4）认证扩展源ARGO J2031+4157为首个TeV“超级泡”；5）测量银道面弥散伽马辐射，填补了TeV能段的测量空白。项目成员以通讯作者或第一作者发表ApJS（影响因子IF=11.21）文章一篇、ApJ（IF=5.99）文章四篇，其它期刊文章三篇，会议文章四篇，相关研究成果引起了国际同行的广泛关注。本项目进一步挖掘了我国ARGO-YBJ 实验物理潜力、增强了其在甚高能伽玛天文领域的国际影响力，同时为我国未来LHAASO 项目开展伽马天文相关研究奠定基础。