Constraints on VHE gamma-ray emission of Flat Spectrum Radio Quasars with the MAGIC telescopes

Abe, S.; Bigongiari, C.; Teshima, M.; Aguasca-Cabot, A.; Dorner, D.; Buson, S.; Pirola, G.; Sahakyan, N.; Mazin, D.; Carosi, A.; Kubo, H.; Elsaesser, D.; Ekoume, T. Njoh; Del Popolo, A.; Bronzini, E.; Persic, M.; Kobayashi, Y.; Truzzi, S.; Vazquez Acosta, M.; Peresano, M.; Bonnoli, G.; Hahn, A.; Doro, M.; Gradetzke, T.; Martínez, I. Jiménez; Carretero-Castrillo, M.; Temnikov, P.; Carosi, R.; Maneva, G.; Priyadarshi, C.; Font, L.; Miener, T.; López, R. J. García; Engels, A. Arbet; D'Elia, V.; Mas-Aguilar, A.; Jormanainen, J.; Bošnjak, Ž.; Bernete, J.; Paneque, D.; Schmidt, K.; López-Oramas, A.; Saito, T.; Bautista, A.; Miranda, J. M.; Arcaro, C.; Żywucka, N.; Schubert, J. L.; Hadasch, D.; Schleicher, B.; Prandini, E.; Mender, S.; D'Amico, G.; Ribó, M.; Busetto, G.; López-Moya, M.; Berti, A.; Mirzoyan, R.; Batković, I.; Pihet, M.; Sitarek, J.; González, M. Molero; Burelli, I.; Escudero, J.; Nikolić, L.; Sciaccaluga, A.; Fariña, L.; Giglietto, N.; Suda, Y.; Asano, K.; Ramazani, V. F.; Lindfors, E.; Paiano, S.; Satalecka, K.; Günther, P.; Di Tria, R.; Abhir, J.; Nigro, C.; D'Ammando, F.; Delfino, M.; Otero-Santos, J.; De Angelis, A.; Mannheim, K.; Di Pierro, F.; Lorini, A.; Antonelli, L. A.; Rhode, W.; Longo, F.; De Lotto, B.; Ishio, K.; Makariev, M.; Molina, E.; Schweizer, T.; Takeishi, R.; Campoy-Ordaz, A.; González, J. Becerra; Spolon, A.; Noda, K.; Lombardi, S.; López-Coto, R.; Miceli, D.; Nishijima, K.; Paredes, J. M.; Agudo, I.; Silvestri, G.; Okumura, A.; Artero, M.; Babić, A.; Di Venere, L.; Da Vela, P.; Majumdar, P.; Martínez-Chicharro, M.; Garczarczyk, M.; Aniello, T.; Contreras, J. L.; de Almeida, U. Barres; Gaug, M.; de Oliveira Fraga, B. Machado; Kouch, P. M.; Abhishek, A.; Palatiello, M.; Donini, A.; Nickel, L.; Strom, D.; Leone, F.; Mariotti, M.; Loporchio, S.; Viale, I.; Yamamoto, T.; Nakamori, T.; Suutarinen, S.; Stamerra, A.; Heckmann, L.; Mangano, S.; Castro-Tirado, A. J.; Baxter, J.; de Menezes, R.; Saturni, F. G.; Colombo, E.; Fattorini, A.; Bernardini, E.; Nievas Rosillo, M.; Cerasole, D.; Terzić, T.; Righi, C.; Dazzi, F.; Ciprini, S.; Sliusar, V.; Principe, G.; Blanch, O.; Martínez, M.; Nanci, C.; Lamastra, A.; Delgado, J.; Gasparyan, S.; Vigorito, C. F.; van Scherpenberg, J.; Tajima, H.; Green, D.; Ansoldi, S.; Cifuentes, A.; Vovk, I.; Hütten, M.; Ventura, S.; Schmuckermaier, F.; Tutone, A.; MAGIC Collaboration; Strišković, J.; Chai, Y.; Bednarek, W.; Hassan, T.; Takahashi, M.; Neustroev, V.; Nilsson, K.; Imazawa, R.; Mendez, C. Delgado; Rico, J.; Fukazawa, Y.; Kerszberg, D.; Biland, A.; Kushida, J.; Covino, S.; Foffano, L.; Paiva, J. G. Giesbrecht; Mondal, H. A.; Nozaki, S.; Strzys, M.; Ceribella, G.; Kayanoki, T.; Cortina, J.; Vitale, V.; Ohtani, Y.; Morcuende, D.; Prada Moroni, P. G.; Terauchi, K.; Will, M.; Hrupec, D.; Wunderlich, C.; Fukami, S.; Linhoff, L.; Herrera, J.; Mang, N.; Podobnik, F.; Menchiari, S.; Walter, R.; Baquero, A.; Manganaro, M.; Giordano, F.; Barrio, J. A.; Green, J. G.; Grau, R.; Moralejo, A.; Láinez, M.; Gliwny, P.; Sobczynska, D.; Lyard, E.; Acciari, V. A.; Fröse, S.; Ubach, S.

Preprint

PUBDB-2025-00614

Constraints on VHE gamma-ray emission of Flat Spectrum Radio Quasars with the MAGIC telescopes

Abe, S. ; Abhir, J. ; Abhishek, A. ; Acciari, V. A. ; Aguasca-Cabot, A. ; Agudo, I. ; Aniello, T. ; Ansoldi, S. ; Antonelli, L. A. ; Engels, A. A. ; Arcaro, C. ; Artero, M. ; Asano, K. ; Babić, A. ; Baquero, A. ; de Almeida, U. B. ; Barrio, J. A. ; Batković, I. ; Bautista, A. ; Baxter, J. ; González, J. B. ; Bednarek, W. ; Bernardini, E. ; Bernete, J. ; Berti, A. ; Bigongiari, C. ; Biland, A. ; Blanch, O. ; Bonnoli, G. ; Bošnjak, Ž. ; Bronzini, E. ; Burelli, I. ; Busetto, G. ; Buson, S. ; Campoy-Ordaz, A. ; Carosi, A. ; Carosi, R. ; Carretero-Castrillo, M. ; Castro-Tirado, A. J. ; Cerasole, D. ; Ceribella, G. ; Chai, Y. ; Cifuentes, A. ; Ciprini, S. ; Colombo, E. ; Contreras, J. L. ; Cortina, J. ; Covino, S. ; D'Amico, G. ; D'Ammando, F. ; D'Elia, V. ; Da Vela, P. ; Dazzi, F. ; De Angelis, A. ; De Lotto, B. ; de Menezes, R. ; Del Popolo, A. ; Delfino, M. ; Delgado, J. ; Mendez, C. D. ; Di Pierro, F. ; Di Tria, R. ; Di Venere, L. ; Donini, A. ; Dorner, D. ; Doro, M. ; Elsaesser, D. ; Escudero, J. ; Fariña, L. ; Fattorini, A. ; Foffano, L. ; Font, L. ; Fröse, S. ; Fukami, S. ; Fukazawa, Y. ; López, R. J. G. ; Garczarczyk, M. ; Gasparyan, S. ; Gaug, M. ; Paiva, J. G. G. ; Giglietto, N. ; Giordano, F. ; Gliwny, P. ; Gradetzke, T. ; Grau, R. ; Green, D. ; Green, J. G. ; Günther, P. ; Hadasch, D. ; Hahn, A. ; Hassan, T. ; Heckmann, L. ; Herrera, J. ; Hrupec, D. ; Hütten, M. ; Imazawa, R. ; Ishio, K. ; Martínez, I. J. ; Jormanainen, J. ; Kayanoki, T. ; Kerszberg, D. ; Kobayashi, Y. ; Kouch, P. M. ; Kubo, H. ; Kushida, J. ; Láinez, M. ; Lamastra, A. ; Leone, F. ; Lindfors, E. ; Linhoff, L. ; Lombardi, S. ; Longo, F. ; López-Coto, R. ; López-Moya, M. ; López-Oramas, A. ; Loporchio, S. ; Lorini, A. ; Lyard, E. ; de Oliveira Fraga, B. M. ; Majumdar, P. ; Makariev, M. ; Maneva, G. ; Mang, N. ; Manganaro, M. ; Mangano, S. ; Mannheim, K. ; Mariotti, M. ; Martínez, M. ; Martínez-Chicharro, M. ; Mas-Aguilar, A. ; Mazin, D. ; Menchiari, S. ; Mender, S. ; Miceli, D. ; Miener, T. ; Miranda, J. M. ; Mirzoyan, R. ; González, M. M. ; Molina, E. ; Mondal, H. A. ; Moralejo, A. ; Morcuende, D. ; Nakamori, T. ; Nanci, C. ; Neustroev, V. ; Nickel, L. ; Nievas Rosillo, M. ; Nigro, C. ; Nikolić, L. ; Nilsson, K. ; Nishijima, K. ; Ekoume, T. N. ; Noda, K. ; Nozaki, S. ; Ohtani, Y. ; Okumura, A. ; Otero-Santos, J. ; Paiano, S. ; Palatiello, M. ; Paneque, D. ; Paredes, J. M. ; Peresano, M. ; Persic, M. ; Pihet, M. ; Pirola, G. ; Podobnik, F. ; Prada Moroni, P. G. ; Prandini, E. ; Principe, G. ; Priyadarshi, C. ; Ramazani, V. F. ; Rhode, W. ; Ribó, M. ; Rico, J. ; Righi, C. ; Sahakyan, N. ; Saito, T. ; Satalecka, K. ; Saturni, F. G. ; Schleicher, B. ; Schmidt, K. ; Schmuckermaier, F. ; Schubert, J. L. ; Schweizer, T. ; Sciaccaluga, A. ; Silvestri, G. ; Sitarek, J. ; Sliusar, V. ; Sobczynska, D. ; Spolon, A. ; Stamerra, A. ; Strišković, J. ; Strom, D. ; Strzys, M. ; Suda, Y. ; Suutarinen, S. ; Tajima, H. ; Takahashi, M. ; Takeishi, R. ; Temnikov, P. ; Terauchi, K. ; Terzić, T. ; Teshima, M. ; Truzzi, S. ; Tutone, A. ; Ubach, S. ; van Scherpenberg, J. ; Vazquez Acosta, M. ; Ventura, S. ; Viale, I. ; Vigorito, C. F. ; Vitale, V. ; Vovk, I. ; Walter, R. ; Will, M. ; Wunderlich, C. ; Yamamoto, T. ; Żywucka, N. ; MAGIC Collaboration (Collaboration author)DESY*

2024

This record in other databases:

Report No.: arXiv:2403.13713

Abstract: Flat spectrum radio quasars (FSRQs) constitute a class of jetted active galaxies characterized by a very luminous accretion disk, prominent and rapidly moving line-emitting cloud structures (Broad Line Region, BLR), and a surrounding dense dust structure known as dusty torus. The intense radiation field of the accretion disk strongly determines the observational properties of FSRQs. While hundreds of such sources have been detected at GeV energies, only a handful of them exhibit emission in the very-high-energy (VHE, E $\gtrsim 100$ GeV) range. This study presents the results and interpretation derived from a cumulative observation period of 174 hours dedicated to nine FSRQs conducted with the MAGIC telescopes from 2008 to 2020. Our findings indicate no statistically significant ($\geq$ 5 $\sigma$) signal for any of the studied sources, resulting in upper limits on the emission within the VHE energy range. In two of the sources, we derived quite stringent constraints on the $\gamma$-ray emission in the form of upper limits. Our analysis focuses on modeling the VHE emission of these two sources in search for hints of absorption signatures within the broad line region (BLR) radiation field. For these particular sources, constraints on the distance between the emission region and the central black hole are derived using a phenomenological model. Subsequently, these constraints are tested using a framework based on a leptonic model.

Keyword(s): model: leptonic ; gamma ray: VHE ; gamma ray: emission ; MAGIC ; GeV ; quasar ; accretion ; blazar ; structure ; black hole ; torus ; absorption ; cloud ; signature ; galaxy