Abstract
Blazars are a special subclass of active galactic nuclei with extreme observation properties. This subclass can be divided into two further subclasses of flat spectrum radio quasars (FSRQs) and BL Lacertae objects (BL Lacs) according to their emission line features. To compare the spectral properties of FSRQs and BL Lacs, the 1.4 GHz radio, optical R-band, 1 keV X-ray, and 1 GeV γ-ray flux densities for 1108 Fermi blazars are calculated to discuss the properties of the six effective spectral indices of radio to optical (αRO), radio to X-ray (αRX), radio to γ ray (αRγ), optical to X-ray (αOX), optical to γ ray (αOγ), and X-ray to γ ray (αXγ). The main results are as follows: For the averaged effective spectral indices, \(\overline {{\alpha _{OX}}} > \overline {{\alpha _{O\gamma }}} > \overline {{\alpha _{X\gamma }}} > \overline {{\alpha _{R\gamma }}} > \overline {{\alpha _{RX}}} > \overline {{\alpha _{RO}}} \) for samples of whole blazars and BL Lacs; \(\overline {{\alpha _{X\gamma }}} \approx \overline {{\alpha _{R\gamma }}} \approx \overline {{\alpha _{RX}}} \) for FSRQs and low-frequency-peaked BL Lacs (LBLs); and \(\overline {{\alpha _{OX}}} \approx \overline {{\alpha _{O\gamma }}} \approx \overline {{\alpha _{X\gamma }}} \) for high-synchrotron-frequency-peaked BL Lacs (HBLs). The distributions of the effective spectral indices involving optical emission (αRO, αOX, and αOγ) for LBLs are different from those for FSRQs, but if the effective spectral index does not involve optical emission (αRX, αRγ, and αXγ), the distributions for LBLs and FSRQs almost come from the same parent population. X-ray emissions from blazars include both synchrotron and inverse Compton (IC) components; the IC component for FSRQs and LBLs accounts for a larger proportion than that for HBLs; and the radiation mechanism for LBLs is similar to that for FSRQs, but the radiation mechanism for HBLs is different from that for both FSRQs and LBLs in X-ray bands. The tendency of αRγ decreasing from LBLs to HBLs suggests that the synchrotron self-Compton model explains the main process for highly energetic γ rays in BL Lacs.
Similar content being viewed by others
References
A. A. Abdo, M. Ackermann, I. Agudo, M. Ajello, H. D. Aller, M. F. Aller, E. Angelakis, A. A. Arkharov, M. Axelsson, U. Bach, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, D. Bastieri, B. M. Baughman, K. Bechtol, R. Bellazzini, E. Benitez, A. Berdyugin, B. Berenji, R. D. Blandford, E. D. Bloom, M. Boettcher, E. Bonamente, A. W. Borgland, J. Bregeon, A. Brez, M. Brigida, P. Bruel, T. H. Burnett, D. Burrows, S. Buson, G. A. Caliandro, L. Calzoletti, R. A. Cameron, M. Capalbi, P.A. Caraveo, D. Carosati, J.M. Casandjian, E. Cavazzuti, C. Cecchi, Ö. çelik, E. Charles, S. Chaty, A. Chekhtman, W. P. Chen, J. Chiang, G. Chincarini, S. Ciprini, R. Claus, J. Cohen-Tanugi, S. Colafrancesco, L. R. Cominsky, J. Conrad, L. Costamante, S. Cutini, F. D'ammando, R. Deitrick, V. D'Elia, C. D. Dermer, A. de Angelis, F. de Palma, S. W. Digel, I. Donnarumma, E. C. Silva, P. S. Drell, R. Dubois, D. Dultzin, D. Dumora, A. Falcone, C. Farnier, C. Favuzzi, S. J. Fegan, W. B. Focke, E. Forne, P. Fortin, M. Frailis, L. Fuhrmann, Y. Fukazawa, S. Funk, P. Fusco, J. L. Gómez, F. Gargano, D. Gasparrini, N. Gehrels, S. Germani, B. Giebels, N. Giglietto, P. Giommi, F. Giordano, A. Giuliani, T. Glanzman, G. Godfrey, I. A. Grenier, C. Gronwall, J.E. Grove, L. Guillemot, S. Guiriec, M. A. Gurwell, D. Hadasch, Y. Hanabata, A. K. Harding, M. Hayashida, E. Hays, S. E. Healey, J. Heidt, D. Hiriart, D. Horan, E. A. Hoversten, R. E. Hughes, R. Itoh, M. S. Jackson, G. Jóhannesson, A. S. Johnson, W. N. Johnson, S. G. Jorstad, M. Kadler, T. Kamae, H. Katagiri, J. Kataoka, N. Kawai, J. Kennea, M. Kerr, G. Kimeridze, J. Knodlseder, M. L. Kocian, E. N. Kopatskaya, E. Koptelova, T. S. Konstantinova, Y. Y. Kovalev, Y. A. Kovalev, O. M. Kurtanidze, M. Kuss, J. Lande, V. M. Larionov, L. Latronico, P. Leto, E. Lindfors, F. Longo, F. Loparco, B. Lott, M. N. Lovellette, P. Lubrano, G. M. Madejski, A. Makeev, P. Marchegiani, A. P. Marscher, F. Marshall, W. Max-Moerbeck, M. N. Mazziotta, W. Mcconville, J. E. McEnery, C. Meurer, P. F. Michelson, W. Mitthumsiri, T. Mizuno, A. A. Moiseev, C. Monte, M. E. Monzani, A. Morselli, I. V. Moskalenko, S. Murgia, I. Nestoras, K. Nilsson, N. A. Nizhelsky, P. L. Nolan, J. P. Norris, E. Nuss, T. Ohsugi, R. Ojha, N. Omodei, E. Orlando, J. F. Ormes, J. Osborne, M. Ozaki, L. Pacciani, P. Padovani, C. Pagani, K. Page, D. Paneque, J. H. Panetta, D. Parent, M. Pasanen, V. Pavlidou, V. Pelassa, M. Pepe, M. Perri, M. Pesce-Rollins, S. Piranomonte, F. Piron, C. Pittori, T. A. Porter, S. Puccetti, F. Rahoui, S. Rainó, C. Raiteri, R. Rando, M. Razzano, A. Reimer, O. Reimer, T. Reposeur, J. L. Richards, S. Ritz, L. S. Rochester, A. Y. Rodriguez, R. W. Romani, J. A. Ros, M. Roth, P. Roustazadeh, F. Ryde, H. F. W. Sadrozinski, A. Sadun, D. Sanchez, A. Sander, P. M. S. Parkinson, J. D. Scargle, A. Sellerholm, C. Sgró, M. S. Shaw, L. A. Sigua, E. J. Siskind, D. A. Smith, P. D. Smith, G. Spandre, P. Spinelli, J. L. Starck, M. Stevenson, G. Stratta, M. S. Strickman, D. J. Suson, H. Tajima, H. Takahashi, T. Takahashi, L. O. Takalo, T. Tanaka, J. B. Thayer, J. G. Thayer, D. J. Thompson, L. Tibaldo, D. F. Torres, G. Tosti, A. Tramacere, Y. Uchiyama, T. L. Usher, V. Vasileiou, F. Verrecchia, N. Vilchez, M. Villata, V. Vitale, A. P. Waite, P. Wang, B. L. Winer, K. S. Wood, T. Ylinen, J. A. Zensus, G. V. Zhekanis, and M. Ziegler, Astrophys. J. 716, 30 (2010).
J. H. Fan, and G. Z. Xie, Astron. Astrophys. 306, 55 (1996).
J. H. Fan, Y. Liu, Y. Li, Q. F. Zhang, J. Tao, and O. Kurtanidze, J. Astrophys. Astron. 32, 67 (2011).
J. H. Fan, J. H. Yang, Y. Liu, G. Y. Luo, C. Lin, Y. H. Yuan, H.B. Xiao, A. Y. Zhou, T. X. Hua, and Z. Y. Pei, Astrophys. J. Suppl. Ser. 226, 20 (2016).
J. H. Fan, O. Kurtanidze, Y. Liu, X. Liu, J. H. Yang, G. M. Richter, M. G. Nikolashvili, S. O. Kurtanidze, H. T. Wang, M. Sasada, A. Y. Zhou, C. Lin, Y. H. Yuan, Y. T. Zhang, and D. Costantin, Astrophys. J. 837, 45 (2017).
R. Dong, and J. Fung, Astrophys. J. 835, 38 (2017).
G. Ghisellini, F. Tavecchio, L. Foschini, G. Ghirlanda, L. Maraschi, and A. Celotti, Mon. Not. R. Astron. Soc. 402, 497 (2010).
C. Lin, and J. H. Fan, Res. Astron. Astrophys. 16, 103 (2016).
J. J. Nie, J. H. Fan, R. S. Yang, and J. H. Yang, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 57, 2007 (2014).
J. H. Yang, J. H. Fan, and R. S. Yang, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 53, 1162 (2010).
J. H. Yang, J. H. Fan, T. X. Hua, and D. X. Wu, Astrophys. Space Sci. 352, 819 (2014).
G. Ghisellini, F. Tavecchio, L. Foschini, and G. Ghirlanda, Mon. Not. R. Astron. Soc. 414, 2674 (2011).
P. Padovani, and P. Giomrni, Astrophys. J. 444, 567 (1995).
C. M. Uny, and P. Padovani, Publ Astron Soc Pacific 107, 803 (1995).
K. S. Cheng, X. Zhang, and L. Zhang, Astrophys. J. 537, 80 (2000).
J. H. Fan, G. Adam, G. Z. Xie, S. L. Cao, R. G. Lin, and Y. Copin, Astron. Astrophys. 338, 27 (1998), arXiv: astro-ph980901 l.
G. Ghirlanda, G. Ghisellini, F. Tavecchio, and L. Foschini, Mon. Not. R. Astron. Soc. 407, 791 (2010).
Y. Y. Kovalev, H. D. Aller, M. F. Aller, D. C. Homan, M. Kadler, K. I. Kellermann, Y. A. Kovalev, M. L. Lister, M. J. McCormick, A. B. Pushkarev, E. Ros, and J. A. Zensus, Astrophys. J. 696, Ll7 (2009).
J. D. Linford, G. B. Taylor, R. W. Romani, S. E. Healey, J. F. Helmboldt, A. C. S. Readhead, R. Reeves, J. L. Richards, and G. Cotter, Astrophys. J. 726, 16 (2011).
A. Muecke, M. Pohl, P. Reich, W. Reich, R. Schlickeiser, C. E. Fichtel, R. C. Hartman, G. Kanbach, D. A. Kniffen, H. A. Mayer-Hasselwander, M. Merck, P. F. Michelson, C. von Montigny, and T. D. Willis, Astron. Astrophys. 320, 33 (1997).
G. Z. Xie, Y. H. Zhang, and J. H. Fan, Astrophys. J. 477, 114 (1997).
J. H. Yang, and J. H. Fan, Chin. J. Astron. Astrophys. 5, 229 (2005).
Y. Y. Zhou, Y. J. Lu, T. G. Wang, K. N. Yu, and E. C. M. Young, Astrophys. J. 484, L47 (1997).
L. Dondi, and G. Ghisellini, Mon. Not. R. Astron. Soc. 273, 583 (1995).
R. M. Sambruna, L. Maraschi, and C. M. Uny, Astrophys. J. 463, 444 (1996).
D. Donato, G. Ghisellini, G. Tagliafeni, and G. Fossati, Astron. Astrophys. 375, 739 (2001).
J. H. Fan, J. H. Yang, Y. H. Yuan, J. Wang, and Y. Gao, Astrophys. J. 761, 125 (2012).
F. Acero, et al. (Fermi-LAT Collaboration), Astrophys. J. Suppl. Ser. 218, 23 (2015).
M. Ackermann, M. Ajello, W. B. Atwood, L. Baldini, J. Ballet, G. Barbiellini, D. Bastieri, J. B. Gonzalez, R. Bellazzini, E. Bissaldi, R. D. Blandford, E. D. Bloom, R. Bonino, E. Bottacini, T. J. Brandt, J. Bregeon, R. J. Britto, P. Bruel, R. Buehler, S. Buson, G. A. Caliandro, R. A. Cameron, M. Caragiulo, P. A. Caraveo, B. Carpenter, J. M. Casandjian, E. Cavazzuti, C. Cecchi, E. Charles, A. Chekhtman, C. C. Cheung, J. Chiang, G. Chiaro, S. Ciprini, R. Claus, J. Cohen-Tanugi, L. R. Cominsky, J. Conrad, S. Cutini, R. D'Abrusco, F. D'Ammando, A. Angelis, R. Desiante, S. W. Digel, L. D. Venere, P. S. Drell, C. Favuzzi, S. J. Fegan, E. C. Ferrara, J. Finke, W. B. Focke, A. Franckowiak, L. Fuhrmann, Y. Fukazawa, A. K. Furniss, P. Fusco, F. Gargano, D. Gasparrini, N. Giglietto, P. Giomrni, F. Giordano, M. Giroletti, T. Glanzman, G. Godfrey, I. A. Grenier, J.E. Grove, S. Guiriec, J. W. Hewitt, A. B. Hill, D. Horan, R. Itoh, G. Jóhannesson, A. S. Johnson, W. N. Johnson, J. Kataoka, T. Kawano, F. Krauss, M. Kuss, G. L. Mura, S. Larsson, L. Latronico, C. Leto, J. Li, L. Li, F. Longo, F. Loparco, B. Lott, M. N. Lovellette, P. Lubrano, G. M. Madejski, M. Mayer, M. N. Mazziotta, J. E. McEnery, P. F. Michelson, T. Mizuno, A. A. Moiseev, M. E. Monzani, A. Morselli, I. V. Moskalenko, S. Murgia, E. Nuss, M. Ohno, T. Ohsugi, R. Ojha, N. Omodei, M. Orienti, E. Orlando, A. Paggi, D. Paneque, J. S. Perkins, M. Pesce-Rollins, F. Piron, G. Pivato, T. A. Porter, S. Rainó, R. Rando, M. Razzano, S. Razzaque, A. Reimer, O. Reimer, R. W. Romani, D. Salvetti, M. Schaal, F. K. Schinzel, A. Schulz, C. Sgró, E. J. Siskind, K. V. Sokolovsky, F. Spada, G. Spandre, P. Spinelli, L. Stawarz, D. J. Suson, H. Takahashi, T. Takahashi, Y. Tanaka, J. G. Thayer, J.B. Thayer, L. Tibaldo, D. F. Torres, E. Torresi, G. Tosti, E. Troja, Y. Uchiyama, G. Vianello, B. L. Winer, K. S. Wood, and S. Zimmer, Astrophys. J. 810, 14 (2015).
J. H. Yang, J. J. Nie, R.R. Yang, and J. J. Hunan, Uni. Arts Sci. 26, 56 (2014).
J. Yang, J. Fan, J. Nie, R. Yang, M. Tuo, and Y. Zhang, Astrophys. Space Sci. 362, 22 (2017).
J.E. Ledden, and S. L. Odell, Astrophys. J. 298, 630 (1985).
E. R. Hanison, Astrophys. J. 446, 63 (1995).
M. L. Lister, et al. (FERMI LAT Collaboration), Astrophys. J. 742, 27 (2011).
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding authors
Electronic supplementary material
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Yang, J., Fan, J., Liu, Y. et al. Effective spectral index properties for Fermi blazars. Sci. China Phys. Mech. Astron. 61, 059511 (2018). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9136-7
Received:
Accepted:
Published:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-017-9136-7