Investigation of the correlation patterns and the Compton dominance variability of Mrk 421 in 2017
V.A. Acciari
,
S. Ansoldi
,
L.A. Antonelli
,
A. Arbet Engels
,
M. Artero
,
K. Asano
,
A. Babić
,
A. Baquero
,
U. Barres de Almeida
,
J.A. Barrio
,
I. Batković
,
J. Becerra González
,
W. Bednarek
,
L. Bellizzi
,
E. Bernardini
,
M. Bernardos
,
A. Berti
,
J. Besenrieder
,
W. Bhattacharyya
,
C. Bigongiari
,
O. Blanch
,
Z. Bošnjak
,
G. Busetto
,
R. Carosi
,
G. Ceribella
,
M. Cerruti
,
Y. Chai
,
A. Chilingarian
,
S. Cikota
,
S.M. Colak
,
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
,
C. Delgado Mendez
,
D. Depaoli
,
F. Di Pierro
,
L. Di Venere
,
E. Do Souto Espiñeira
,
D. Dominis Prester
,
A. Donini
,
M. Doro
,
V. Fallah Ramazani
,
A. Fattorini
,
G. Ferrara
,
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. Godinović
,
J.G. Green
,
D. Green
,
D. Hadasch
,
A. Hahn
,
L. Heckmann
,
J. Herrera
,
J. Hoang
,
D. Hrupec
,
M. Hütten
,
T. Inada
,
S. Inoue
,
K. Ishio
,
Y. Iwamura
,
I. Jiménez
,
J. Jormanainen
,
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
,
R. López-Coto
,
M. López-Moya
,
A. López-Oramas
,
S. Loporchio
,
B. Machado de Oliveira Fraga
,
C. Maggio
,
P. Majumdar
,
M. Makariev
,
M. Mallamaci
,
G. Maneva
,
M. Manganaro
,
L. Maraschi
,
M. Mariotti
,
M. Martínez
,
D. Mazin
,
S. Menchiari
,
S. Mender
,
S. Mićanović
,
D. Miceli
,
T. Miener
,
M. Minev
,
J.M. Miranda
,
R. Mirzoyan
,
E. Molina
,
A. Moralejo
,
D. Morcuende
,
V. Moreno
,
E. Moretti
,
V. Neustroev
,
C. Nigro
,
K. Nilsson
,
K. Nishijima
,
K. Noda
,
S. Nozaki
,
Y. Ohtani
,
T. Oka
,
J. Otero-Santos
,
S. Paiano
,
M. Palatiello
,
D. Paneque
,
R. Paoletti
,
J.M. Paredes
,
L. Pavletić
,
P. Peñil
,
C. Perennes
,
M. Persic
,
P.G. Prada Moroni
,
E. Prandini
,
C. Priyadarshi
,
I. Puljak
,
M. Ribó
,
J. Rico
,
C. Righi
,
A. Rugliancich
,
L. Saha
,
N. Sahakyan
,
T. Saito
,
S. Sakurai
,
K. Satalecka
,
F.G. Saturni
,
K. Schmidt
,
T. Schweizer
,
J. Sitarek
,
I. Šnidarić
,
D. Sobczynska
,
A. Spolon
,
A. Stamerra
,
D. Strom
,
M. Strzys
,
Y. Suda
,
T. Surić
,
M. Takahashi
,
F. Tavecchio
,
P. Temnikov
,
T. Terzić
,
M. Teshima
,
L. Tosti
,
S. Truzzi
,
A. Tutone
,
S. Ubach
,
J. van Scherpenberg
,
G. Vanzo
,
M. Vazquez Acosta
,
S. Ventura
,
V. Verguilov
,
C.F. Vigorito
,
V. Vitale
,
I. Vovk
,
M. Will
,
C. Wunderlich
,
D. Zarić
,
D. Baack
,
M. Balbo
,
N. Biederbeck
,
A. Biland
,
T. Bretz
,
J. Buss
,
D. Dorner
,
L. Eisenberger
,
D. Elsaesser
,
D. Hildebrand
,
R. Iotov
,
K. Mannheim
,
D. Neise
,
M. Noethe
,
A. Paravac
,
W. Rhode
,
B. Schleicher
,
V. Sliusar
,
R. Walter
,
F. d'Ammando
,
D. Horan
(1)
,
A.Y. Lien
,
M. Baloković
,
G.M. Madejski
,
M. Perri
,
F. Verrecchia
,
C. Leto
,
A. Lähteenmäki
,
M. Tornikoski
,
V. Ramakrishnan
,
E. Järvelä
,
R.J.C. Vera
,
M. Villata
,
C.M. Raiteri
,
A.C. Gupta
,
A. Pandey
,
A. Fuentes
,
I. Agudo
,
C. Casadio
,
E. Semkov
,
S. Ibryamov
,
A. Marchini
,
R. Bachev
,
A. Strigachev
,
E. Ovcharov
,
V. Bozhilov
,
A. Valcheva
,
E. Zaharieva
,
G. Damljanovic
,
O. Vince
,
V.M. Larionov
,
G.A. Borman
,
T.S. Grishina
,
V.A. Hagen-Thorn
,
E.N. Kopatskaya
,
E.G. Larionova
,
L.V. Larionova
,
D.A. Morozova
,
A.A. Nikiforova
,
S.S. Savchenko
,
I.S. Troitskiy
,
Y.V. Troitskaya
,
A.A. Vasilyev
,
O.A. Merkulova
,
W.P. Chen
,
M. Samal
,
H.C. Lin
,
J.W. Moody
,
A.C. Sadun
,
S.G. Jorstad
,
A.P. Marscher
,
Z.R. Weaver
,
M. Feige
,
J. Kania
,
M. Kopp
,
L. Kunkel
,
D. Reinhart
,
A. Scherbantin
,
L. Schneider
,
C. Lorey
,
J.A. Acosta-Pulido
,
M.I. Carnerero
,
D. Carosati
,
S.O. Kurtanidze
,
O.M. Kurtanidze
,
M.G. Nikolashvili
,
R.G. Chanishvili
,
R.A. Chigladze
,
R.Z. Ivanidze
,
G.N. Kimeridze
,
L.A. Sigua
,
M.D. Joner
,
M. Spencer
,
M. Giroletti
,
N. Marchili
,
S. Righini
,
N. Rizzi
,
G. Bonnoli
V.A. Acciari
- Fonction : Auteur
S. Ansoldi
- Fonction : Auteur
- PersonId : 772533
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L.A. Antonelli
- Fonction : Auteur
A. Arbet Engels
- Fonction : Auteur
M. Artero
- Fonction : Auteur
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K. Asano
- Fonction : Auteur
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A. Babić
- Fonction : Auteur
- PersonId : 784696
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A. Baquero
- Fonction : Auteur
- PersonId : 804781
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U. Barres de Almeida
- Fonction : Auteur
J.A. Barrio
- Fonction : Auteur
I. Batković
- Fonction : Auteur
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J. Becerra González
- Fonction : Auteur
W. Bednarek
- Fonction : Auteur
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L. Bellizzi
- Fonction : Auteur
E. Bernardini
- Fonction : Auteur
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M. Bernardos
- Fonction : Auteur
A. Berti
- Fonction : Auteur
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J. Besenrieder
- Fonction : Auteur
W. Bhattacharyya
- Fonction : Auteur
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C. Bigongiari
- Fonction : Auteur
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O. Blanch
- Fonction : Auteur
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Z. Bošnjak
- Fonction : Auteur
G. Busetto
- Fonction : Auteur
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R. Carosi
- Fonction : Auteur
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G. Ceribella
- Fonction : Auteur
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M. Cerruti
- Fonction : Auteur
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Y. Chai
- Fonction : Auteur
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A. Chilingarian
- Fonction : Auteur
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S. Cikota
- Fonction : Auteur
S.M. Colak
- Fonction : Auteur
E. Colombo
- Fonction : Auteur
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J.L. Contreras
- Fonction : Auteur
J. Cortina
- Fonction : Auteur
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S. Covino
- Fonction : Auteur
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G. d'Amico
- Fonction : Auteur
V. d'Elia
- Fonction : Auteur
P. da Vela
- Fonction : Auteur
F. Dazzi
- Fonction : Auteur
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A. de Angelis
- Fonction : Auteur
B. de Lotto
- Fonction : Auteur
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M. Delfino
- Fonction : Auteur
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J. Delgado
- Fonction : Auteur
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C. Delgado Mendez
- Fonction : Auteur
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D. Depaoli
- Fonction : Auteur
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F. Di Pierro
- Fonction : Auteur
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L. Di Venere
- Fonction : Auteur
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E. Do Souto Espiñeira
- Fonction : Auteur
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D. Dominis Prester
- Fonction : Auteur
A. Donini
- Fonction : Auteur
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M. Doro
- Fonction : Auteur
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V. Fallah Ramazani
- Fonction : Auteur
A. Fattorini
- Fonction : Auteur
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G. Ferrara
- Fonction : Auteur
M.V. Fonseca
- Fonction : Auteur
L. Font
- Fonction : Auteur
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C. Fruck
- Fonction : Auteur
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S. Fukami
- Fonction : Auteur
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R.J. García López
- Fonction : Auteur
M. Garczarczyk
- Fonction : Auteur
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S. Gasparyan
- Fonction : Auteur
M. Gaug
- Fonction : Auteur
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N. Giglietto
- Fonction : Auteur
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F. Giordano
- Fonction : Auteur
P. Gliwny
- Fonction : Auteur
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N. Godinović
- Fonction : Auteur
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J.G. Green
- Fonction : Auteur
D. Green
- Fonction : Auteur
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D. Hadasch
- Fonction : Auteur
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A. Hahn
- Fonction : Auteur
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L. Heckmann
- Fonction : Auteur
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J. Herrera
- Fonction : Auteur
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J. Hoang
- Fonction : Auteur
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D. Hrupec
- Fonction : Auteur
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M. Hütten
- Fonction : Auteur
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T. Inada
- Fonction : Auteur
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S. Inoue
- Fonction : Auteur
K. Ishio
- Fonction : Auteur
Y. Iwamura
- Fonction : Auteur
I. Jiménez
- Fonction : Auteur
J. Jormanainen
- Fonction : Auteur
L. Jouvin
- Fonction : Auteur
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Y. Kajiwara
- Fonction : Auteur
M. Karjalainen
- Fonction : Auteur
D. Kerszberg
- Fonction : Auteur
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Y. Kobayashi
- Fonction : Auteur
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H. Kubo
- Fonction : Auteur
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J. Kushida
- Fonction : Auteur
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A. Lamastra
- Fonction : Auteur
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D. Lelas
- Fonction : Auteur
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F. Leone
- Fonction : Auteur
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E. Lindfors
- Fonction : Auteur
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S. Lombardi
- Fonction : Auteur
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F. Longo
- Fonction : Auteur
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R. López-Coto
- Fonction : Auteur
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M. López-Moya
- Fonction : Auteur
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A. López-Oramas
- Fonction : Auteur
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S. Loporchio
- Fonction : Auteur
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B. Machado de Oliveira Fraga
- Fonction : Auteur
C. Maggio
- Fonction : Auteur
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P. Majumdar
- Fonction : Auteur
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M. Makariev
- Fonction : Auteur
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M. Mallamaci
- Fonction : Auteur
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G. Maneva
- Fonction : Auteur
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M. Manganaro
- Fonction : Auteur
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L. Maraschi
- Fonction : Auteur
M. Mariotti
- Fonction : Auteur
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M. Martínez
- Fonction : Auteur
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D. Mazin
- Fonction : Auteur
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S. Menchiari
- Fonction : Auteur
S. Mender
- Fonction : Auteur
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S. Mićanović
- Fonction : Auteur
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D. Miceli
- Fonction : Auteur
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T. Miener
- Fonction : Auteur
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M. Minev
- Fonction : Auteur
J.M. Miranda
- Fonction : Auteur
R. Mirzoyan
- Fonction : Auteur
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E. Molina
- Fonction : Auteur
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A. Moralejo
- Fonction : Auteur
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D. Morcuende
- Fonction : Auteur
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V. Moreno
- Fonction : Auteur
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E. Moretti
- Fonction : Auteur
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V. Neustroev
- Fonction : Auteur
- PersonId : 766296
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C. Nigro
- Fonction : Auteur
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K. Nilsson
- Fonction : Auteur
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K. Nishijima
- Fonction : Auteur
- PersonId : 759328
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K. Noda
- Fonction : Auteur
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S. Nozaki
- Fonction : Auteur
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Y. Ohtani
- Fonction : Auteur
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T. Oka
- Fonction : Auteur
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J. Otero-Santos
- Fonction : Auteur
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S. Paiano
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755201
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M. Palatiello
- Fonction : Auteur
- PersonId : 772534
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D. Paneque
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755279
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R. Paoletti
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J.M. Paredes
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L. Pavletić
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P. Peñil
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C. Perennes
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M. Persic
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P.G. Prada Moroni
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E. Prandini
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C. Priyadarshi
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I. Puljak
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M. Ribó
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J. Rico
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C. Righi
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A. Rugliancich
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L. Saha
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N. Sahakyan
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T. Saito
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C.F. Vigorito
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I. Vovk
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L. Schneider
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D. Carosati
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L.A. Sigua
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M.D. Joner
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M. Spencer
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M. Giroletti
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N. Marchili
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S. Righini
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N. Rizzi
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G. Bonnoli
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Résumé
Aims. We present a detailed characterisation and theoretical interpretation of the broadband emission of the paradigmatic TeV blazar Mrk 421, with a special focus on the multi-band flux correlations.Methods. The dataset has been collected through an extensive multi-wavelength campaign organised between 2016 December and 2017 June. The instruments involved are MAGIC, FACT, Fermi-LAT, Swift, GASP-WEBT, OVRO, Medicina, and Metsähovi. Additionally, four deep exposures (several hours long) with simultaneous MAGIC and NuSTAR observations allowed a precise measurement of the falling segments of the two spectral components.Results. The very-high-energy (VHE; E > 100 GeV) gamma rays and X-rays are positively correlated at zero time lag, but the strength and characteristics of the correlation change substantially across the various energy bands probed. The VHE versus X-ray fluxes follow different patterns, partly due to substantial changes in the Compton dominance for a few days without a simultaneous increase in the X-ray flux (i.e., orphan gamma-ray activity). Studying the broadband spectral energy distribution (SED) during the days including NuSTAR observations, we show that these changes can be explained within a one-zone leptonic model with a blob that increases its size over time. The peak frequency of the synchrotron bump varies by two orders of magnitude throughout the campaign. Our multi-band correlation study also hints at an anti-correlation between UV-optical and X-ray at a significance higher than 3σ. A VHE flare observed on MJD 57788 (2017 February 4) shows gamma-ray variability on multi-hour timescales, with a factor ten increase in the TeV flux but only a moderate increase in the keV flux. The related broadband SED is better described by a two-zone leptonic scenario rather than by a one-zone scenario. We find that the flare can be produced by the appearance of a compact second blob populated by high energetic electrons spanning a narrow range of Lorentz factors, from γ′min=2×104 to γ′max=6×105.Key words: galaxies: active / BL Lacertae objects: individual: Mrk 421 / radiation mechanisms: non-thermal⋆ Light curves and spectral energy distributions data are only available at the CDS via anonymous ftp to cdsarc.u-strasbg.fr (130.79.128.5) or via http://cdsarc.u-strasbg.fr/viz-bin/cat/J/A+A/655/A89⋆⋆ Corresponding authors: A. Arbet Engels and D. Paneque; e-mail: contact.magic@mpp.mpg.de.⋆⋆⋆ Also member of the MAGIC Collaboration.⋆⋆⋆⋆ Also member of the FACT Collaboration.