H.E.S.S. and MAGIC observations of a sudden cessation of a very-high-energy $\gamma$-ray flare in PKS 1510−089 in May 2016 - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Astron.Astrophys. Année : 2021

H.E.S.S. and MAGIC observations of a sudden cessation of a very-high-energy $\gamma$-ray flare in PKS 1510−089 in May 2016

H. Abdalla , R. Adam (1) , F. Aharonian , F. Ait Benkhali , E.O. Angüner (2) , C. Arcaro , C. Armand (3) , T. Armstrong , H. Ashkar (4) , M. Backes , V. Baghmanyan , V. Barbosa Martins , A. Barnacka , M. Barnard , Y. Becherini , D. Berge , K. Bernlöhr , B. Bi , M. Böttcher , C. Boisson (5) , J. Bolmont (6) , S. Bonnefoy , M. de Bony de Lavergne (3) , J. Bregeon (7) , M. Breuhaus , F. Brun (4) , P. Brun (4) , M. Bryan , M. Büchele , T. Bulik , T. Bylund , S. Caroff (6) , A. Carosi (3) , S. Casanova , T. Chand , S. Chandra , A. Chen , G. Cotter , M. Curyło , J. Damascene Mbarubucyeye , I.D. Davids , J. Davies , C. Deil , J. Devin (8) , P. Dewilt , L. Dirson , A. Djannati-Ataï (9) , A. Dmytriiev (5) , A. Donath , V. Doroshenko , J. Dyks , K. Egberts , F. Eichhorn , S. Einecke , G. Emery (6) , J.-P. Ernenwein (2) , K. Feijen , S. Fegan (1) , A. Fiasson (3) , G. Fichet de Clairfontaine (5) , M. Filipovic , G. Fontaine (1) , S. Funk , M. Füssling , S. Gabici (9) , Y.A. Gallant (7) , G. Giavitto , L. Giunti (9, 4) , D. Glawion , J.F. Glicenstein (4) , D. Gottschall , M.-H. Grondin (8) , J. Hahn , M. Haupt , G. Hermann , J.A. Hinton , W. Hofmann , C. Hoischen , T.L. Holch , M. Holler , M. Hörbe , D. Horns , D. Huber , M. Jamrozy , D. Jankowsky , F. Jankowsky , A. Jardin-Blicq , V. Joshi , I. Jung-Richardt , M.A. Kastendieck , K. Katarzynski , U. Katz , D. Khangulyan , B. Khélifi (9) , S. Klepser , W. Klúzniak , Nu. Komin , R. Konno , K. Kosack (4) , D. Kostunin , M. Kreter , G. Lamanna (3) , A. Lemière (9) , M. Lemoine-Goumard (8) , J.-P. Lenain (6) , C. Levy (6) , T. Lohse , I. Lypova , J. Mackey , J. Majumdar , D. Malyshev , V. Marandon , P. Marchegiani , A. Marcowith (7) , A. Mares (8) , G. Martí-Devesa , R. Marx , G. Maurin (3) , P.J. Meintjes , M. Meyer , A.M.W. Mitchell , R. Moderski , M. Mohamed , L. Mohrmann , A. Montanari (4) , C. Moore , P. Morris , E. Moulin (4) , J. Muller (1) , T. Murach , K. Nakashima , A. Nayerhoda , M. de Naurois (1) , H. Ndiyavala , F. Niederwanger , J. Niemiec , L. Oakes , P. O'Brien , H. Odaka , S. Ohm , L. Olivera-Nieto , E. de Ona Wilhelmi , M. Ostrowski , M. Panter , S. Panny , R.D. Parsons , G. Peron , B. Peyaud (4) , Q. Piel (3) , S. Pita (9) , V. Poireau (3) , A. Priyana Noel , D.A. Prokhorov , H. Prokoph , G. Pühlhofer , M. Punch (9) , A. Quirrenbach , S. Raab , R. Rauth , P. Reichherzer (4) , A. Reimer , O. Reimer , Q. Remy , M. Renaud (7) , F. Rieger , L. Rinchiuso (4) , C. Romoli , G. Rowell , B. Rudak , E. Ruiz-Velasco , V. Sahakian , S. Sailer , D.A. Sanchez (3) , A. Santangelo , M. Sasaki , M. Scalici , F. Schüssler (4) , H.M. Schutte , U. Schwanke , S. Schwemmer , M. Seglar-Arroyo (4) , M. Senniappan , A.S. Seyffert , N. Shafi , K. Shiningayamwe , R. Simoni , A. Sinha (9) , H. Sol (5) , A. Specovius , S. Spencer , M. Spir-Jacob (9) , Ł. Stawarz , L. Sun , R. Steenkamp , C. Stegmann , S. Steinmassl , C. Steppa , T. Takahashi , T. Tavernier (4) , A.M. Taylor , R. Terrier (9) , D. Tiziani , M. Tluczykont , L. Tomankova , C. Trichard (1) , M. Tsirou (7) , R. Tuffs , Y. Uchiyama , D.J. van Der Walt , C. van Eldik , C. van Rensburg , B. van Soelen , G. Vasileiadis (7) , J. Veh , C. Venter , P. Vincent (6) , J. Vink , H.J. Völk , T. Vuillaume (3) , Z. Wadiasingh , S.J. Wagner , J. Watson , Felix Werner , R. White , A. Wierzcholska , Yu Wun Wong , A. Yusafzai , M. Zacharias , R. Zanin , D. Zargaryan , A.A. Zdziarski , A. Zech (5) , S.J. Zhu , J. Zorn , S. Zouari (9) , N. Zywucka , V.A. Acciari , S. Ansoldi , L.A. Antonelli , A. Arbet Engels , K. Asano , D. Baack , A. Babic , A. Baquero , U. Barres de Almeida , J.A. Barrio , J. Becerra González , W. Bednarek , L. Bellizzi , E. Bernardini , A. Berti , J. Besenrieder , W. Bhattacharyya , C. Bigongiari , A. Biland , O. Blanch , G. Bonnoli , Ž. Bošnjak , G. Busetto , R. Carosi , G. Ceribella , M. Cerruti , Y. Chai , A. Chilingarian , S. Cikota , S.M. Colak , U. Colin , E. Colombo , J.L. Contreras , J. Cortina , S. Covino , G. d'Amico , V. d'Elia , P. da Vela , F. Dazzi , A. de Angelis , B. de Lotto , M. Delfino , J. Delgado , D. Depaoli , F. Di Pierro , L. Di Venere , E. Do Souto Espiñeira , D. Dominis Prester , A. Donini , D. Dorner , M. Doro , D. Elsaesser , V. Fallah Ramazani , A. Fattorini , G. Ferrara , L. Foffano , M.V. Fonseca , L. Font , C. Fruck , S. Fukami , R.J. García López , M. Garczarczyk , S. Gasparyan , M. Gaug , N. Giglietto , F. Giordano , P. Gliwny , N. Godinovic , D. Green , D. Hadasch , A. Hahn , L. Heckmann , J. Herrera , J. Hoang , D. Hrupec , M. Hütten , T. Inada , S. Inoue , K. Ishio , Y. Iwamura , L. Jouvin , Y. Kajiwara , M. Karjalainen , D. Kerszberg , Y. Kobayashi , H. Kubo , J. Kushida , A. Lamastra , D. Lelas , F. Leone , E. Lindfors , S. Lombardi , F. Longo , M. López , R. López-Coto , A. López-Oramas , S. Loporchio , B. Machado de Oliveira Fraga , C. Maggio , P. Majumdar , M. Makariev , M. Mallamaci , G. Maneva , M. Manganaro , K. Mannheim , L. Maraschi , M. Mariotti , M. Martínez , D. Mazin , S. Mender , S. Micanovic , D. Miceli , T. Miener , M. Minev , J.M. Miranda , R. Mirzoyan , E. Molina , A. Moralejo , D. Morcuende , V. Moreno , E. Moretti , P. Munar-Adrover , V. Neustroev , C. Nigro , K. Nilsson , D. Ninci , K. Nishijima , K. Noda , S. Nozaki , Y. Ohtani , T. Oka , J. Otero-Santos , M. Palatiello , D. Paneque , R. Paoletti , J.M. Paredes , L. Pavletic , P. Peñil , C. Perennes , M. Persic , P.G. Prada Moroni , E. Prandini , C. Priyadarshi , I. Puljak , W. Rhode , M. Ribó , J. Rico , C. Righi , A. Rugliancich , L. Saha , N. Sahakyan , T. Saito , S. Sakurai , K. Satalecka , B. Schleicher , K. Schmidt , T. Schweizer , J. Sitarek , I. Šnidaric , D. Sobczynska , A. Spolon , A. Stamerra , D. Strom , M. Strzys , Y. Suda , T. Suric , M. Takahashi , F. Tavecchio , P. Temnikov , T. Terzic , M. Teshima , N. Torres-Albà , L. Tosti , S. Truzzi , J. van Scherpenberg , G. Vanzo , M. Vazquez Acosta , S. Ventura , V. Verguilov , C.F. Vigorito , V. Vitale , I. Vovk , M. Will , D. Zaric , S.G. Jorstad , A.P. Marscher , B. Boccardi , C. Casadio , J. Hodgson , J.-Y. Kim , T.P. Krichbaum , A. Lähteenmäki , M. Tornikoski , E. Traianou , Z.R. Weaver
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Résumé

The flat spectrum radio quasar (FSRQ) PKS 1510−089 is known for its complex multiwavelength behaviour and it is one of only a few FSRQs detected in very-high-energy (VHE, E > 100 GeV) γ rays. The VHE γ-ray observations with H.E.S.S. and MAGIC in late May and early June 2016 resulted in the detection of an unprecedented flare, which revealed, for the first time, VHE γ-ray intranight variability for this source. While a common variability timescale of 1.5 h has been found, there is a significant deviation near the end of the flare, with a timescale of ∼20 min marking the cessation of the event. The peak flux is nearly two orders of magnitude above the low-level emission. For the first time, a curvature was detected in the VHE γ-ray spectrum of PKS 1510–089, which can be fully explained by the absorption on the part of the extragalactic background light. Optical R-band observations with ATOM revealed a counterpart of the γ-ray flare, even though the detailed flux evolution differs from the VHE γ-ray light curve. Interestingly, a steep flux decrease was observed at the same time as the cessation of the VHE γ-ray flare. In the high-energy (HE, E >  100 MeV) γ-ray band, only a moderate flux increase was observed with Fermi-LAT, while the HE γ-ray spectrum significantly hardens up to a photon index of 1.6. A search for broad-line region (BLR) absorption features in the γ-ray spectrum indicates that the emission region is located outside of the BLR. Radio very-long-baseline interferometry observations reveal a fast-moving knot interacting with a standing jet feature around the time of the flare. As the standing feature is located ∼50 pc from the black hole, the emission region of the flare may have been located at a significant distance from the black hole. If this is indeed a true correlation, the VHE γ rays must have been produced far down in the jet, where turbulent plasma crosses a standing shock.Key words: radiation mechanisms: non-thermal / quasars: individual: PKS 1510−089 / galaxies: active / relativistic processes⋆ Corresponding authors; e-mail: contact.hess@hess-experiment.eu⋆⋆ Corresponding authors; e-mail: contact.magic@mppmu.mpg.de
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H. Abdalla, R. Adam, F. Aharonian, F. Ait Benkhali, E.O. Angüner, et al.. H.E.S.S. and MAGIC observations of a sudden cessation of a very-high-energy $\gamma$-ray flare in PKS 1510−089 in May 2016. Astron.Astrophys., 2021, 648, pp.A23. ⟨10.1051/0004-6361/202038949⟩. ⟨hal-03210326⟩
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