Periodic Gamma-Ray Modulation of the Blazar PG 1553+113 Confirmed by Fermi-LAT and Multiwavelength Observations
Issued Date
2024-12-01
Resource Type
ISSN
0004637X
eISSN
15384357
Scopus ID
2-s2.0-85210412199
Journal Title
Astrophysical Journal
Volume
976
Issue
2
Rights Holder(s)
SCOPUS
Bibliographic Citation
Astrophysical Journal Vol.976 No.2 (2024)
Suggested Citation
Abdollahi S., Baldini L., Barbiellini G., Bellazzini R., Berenji B., Bissaldi E., Blandford R.D., Bonino R., Bruel P., Buson S., Cameron R.A., Caraveo P.A., Casaburo F., Cavazzuti E., Cheung C.C., Chiaro G., Ciprini S., Cozzolongo G., Orestano P.C., Cutini S., D’Ammando F., Di Lalla N., Dirirsa F., Di Venere L., Domínguez A., Fegan S.J., Ferrara E.C., Fiori A., Fukazawa Y., Funk S., Fusco P., Gargano F., Garrappa S., Gasparrini D., Germani S., Giglietto N., Giordano F., Giroletti M., Green D., Grenier I.A., Guiriec S., Hays E., Horan D., Kuss M., Larsson S., Laurenti M., Li J., Liodakis I., Longo F., Loparco F., Lott B., Lovellette M.N., Lubrano P., Maldera S., Malyshev D., Manfreda A., Marcotulli L., Martí-Devesa G., Mazziotta M.N., Mereu I., Michelson P.F., Mitthumsiri W., Mizuno T., Monzani M.E., Morselli A., Moskalenko I.V., Negro M., Omodei N., Orienti M., Orlando E., Ormes J.F., Paneque D., Perri M., Persic M., Pesce-Rollins M., Porter T.A., Principe G., Rainò S., Rando R., Rani B., Razzano M., Reimer A., Reimer O., Saz Parkinson P.M., Scotton L., Serini D., Sesana A., Sgrò C., Siskind E.J., Spandre G., Spinelli P., Suson D.J., Tajima H., Takahashi M.N., Tak D., Thayer J.B., Thompson D.J., Torres D.F., Valverde J., Verrecchia F. Periodic Gamma-Ray Modulation of the Blazar PG 1553+113 Confirmed by Fermi-LAT and Multiwavelength Observations. Astrophysical Journal Vol.976 No.2 (2024). doi:10.3847/1538-4357/ad64c5 Retrieved from: https://repository.li.mahidol.ac.th/handle/20.500.14594/102290
Title
Periodic Gamma-Ray Modulation of the Blazar PG 1553+113 Confirmed by Fermi-LAT and Multiwavelength Observations
Author(s)
Abdollahi S.
Baldini L.
Barbiellini G.
Bellazzini R.
Berenji B.
Bissaldi E.
Blandford R.D.
Bonino R.
Bruel P.
Buson S.
Cameron R.A.
Caraveo P.A.
Casaburo F.
Cavazzuti E.
Cheung C.C.
Chiaro G.
Ciprini S.
Cozzolongo G.
Orestano P.C.
Cutini S.
D’Ammando F.
Di Lalla N.
Dirirsa F.
Di Venere L.
Domínguez A.
Fegan S.J.
Ferrara E.C.
Fiori A.
Fukazawa Y.
Funk S.
Fusco P.
Gargano F.
Garrappa S.
Gasparrini D.
Germani S.
Giglietto N.
Giordano F.
Giroletti M.
Green D.
Grenier I.A.
Guiriec S.
Hays E.
Horan D.
Kuss M.
Larsson S.
Laurenti M.
Li J.
Liodakis I.
Longo F.
Loparco F.
Lott B.
Lovellette M.N.
Lubrano P.
Maldera S.
Malyshev D.
Manfreda A.
Marcotulli L.
Martí-Devesa G.
Mazziotta M.N.
Mereu I.
Michelson P.F.
Mitthumsiri W.
Mizuno T.
Monzani M.E.
Morselli A.
Moskalenko I.V.
Negro M.
Omodei N.
Orienti M.
Orlando E.
Ormes J.F.
Paneque D.
Perri M.
Persic M.
Pesce-Rollins M.
Porter T.A.
Principe G.
Rainò S.
Rando R.
Rani B.
Razzano M.
Reimer A.
Reimer O.
Saz Parkinson P.M.
Scotton L.
Serini D.
Sesana A.
Sgrò C.
Siskind E.J.
Spandre G.
Spinelli P.
Suson D.J.
Tajima H.
Takahashi M.N.
Tak D.
Thayer J.B.
Thompson D.J.
Torres D.F.
Valverde J.
Verrecchia F.
Baldini L.
Barbiellini G.
Bellazzini R.
Berenji B.
Bissaldi E.
Blandford R.D.
Bonino R.
Bruel P.
Buson S.
Cameron R.A.
Caraveo P.A.
Casaburo F.
Cavazzuti E.
Cheung C.C.
Chiaro G.
Ciprini S.
Cozzolongo G.
Orestano P.C.
Cutini S.
D’Ammando F.
Di Lalla N.
Dirirsa F.
Di Venere L.
Domínguez A.
Fegan S.J.
Ferrara E.C.
Fiori A.
Fukazawa Y.
Funk S.
Fusco P.
Gargano F.
Garrappa S.
Gasparrini D.
Germani S.
Giglietto N.
Giordano F.
Giroletti M.
Green D.
Grenier I.A.
Guiriec S.
Hays E.
Horan D.
Kuss M.
Larsson S.
Laurenti M.
Li J.
Liodakis I.
Longo F.
Loparco F.
Lott B.
Lovellette M.N.
Lubrano P.
Maldera S.
Malyshev D.
Manfreda A.
Marcotulli L.
Martí-Devesa G.
Mazziotta M.N.
Mereu I.
Michelson P.F.
Mitthumsiri W.
Mizuno T.
Monzani M.E.
Morselli A.
Moskalenko I.V.
Negro M.
Omodei N.
Orienti M.
Orlando E.
Ormes J.F.
Paneque D.
Perri M.
Persic M.
Pesce-Rollins M.
Porter T.A.
Principe G.
Rainò S.
Rando R.
Rani B.
Razzano M.
Reimer A.
Reimer O.
Saz Parkinson P.M.
Scotton L.
Serini D.
Sesana A.
Sgrò C.
Siskind E.J.
Spandre G.
Spinelli P.
Suson D.J.
Tajima H.
Takahashi M.N.
Tak D.
Thayer J.B.
Thompson D.J.
Torres D.F.
Valverde J.
Verrecchia F.
Author's Affiliation
Oskar Klein Centre
Faculty of Science, Mahidol University
Yale School of Engineering & Applied Science
College of Engineering and Information Technology
College of Computer, Mathematical, & Natural Sciences
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP)
Purdue University Northwest
Center for Space Plasma and Aeronomic Research
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tor Vergata
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano-Bicocca
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
Université Paris-Saclay
Laboratoire Leprince-Ringuet
CSIC - Instituto de Ciencias del Espacio (ICE)
Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
Santa Cruz Institute for Particle Physics
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan
NYCB Realtime Computing Inc.
Vatican Observatory
LP2I - Laboratoire de Physique des Deux Infinis Bordeaux
Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats
Agenzia Spaziale Italiana
Osservatorio Astronomico di Padova
Hiroshima University
California State University, Los Angeles
Aerospace Corporation, USA
Università di Pisa
Politecnico di Bari
Universidad Complutense de Madrid
U.S. Naval Research Laboratory
Clemson University
The University of Tokyo
Osservatorio Astronomico di Roma
Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña
University of Science and Technology of China
Università degli Studi di Trieste
Weizmann Institute of Science Israel
University of Denver
Seoul National University
Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Istituto Di Radioastronomia, Bologna
Università degli Studi di Milano-Bicocca
Università degli Studi di Torino
NASA Marshall Space Flight Center
Universität Innsbruck
Max Planck Institute for Physics (Werner Heisenberg Institute)
Louisiana State University
NASA Goddard Space Flight Center
The George Washington University
Università degli Studi di Perugia
The Royal Institute of Technology (KTH)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Università degli Studi di Padova
Nagoya University
Space Science and Geospatial Institute
Faculty of Science, Mahidol University
Yale School of Engineering & Applied Science
College of Engineering and Information Technology
College of Computer, Mathematical, & Natural Sciences
Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP)
Purdue University Northwest
Center for Space Plasma and Aeronomic Research
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma Tor Vergata
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano-Bicocca
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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova
Université Paris-Saclay
Laboratoire Leprince-Ringuet
CSIC - Instituto de Ciencias del Espacio (ICE)
Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology
Santa Cruz Institute for Particle Physics
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan
NYCB Realtime Computing Inc.
Vatican Observatory
LP2I - Laboratoire de Physique des Deux Infinis Bordeaux
Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats
Agenzia Spaziale Italiana
Osservatorio Astronomico di Padova
Hiroshima University
California State University, Los Angeles
Aerospace Corporation, USA
Università di Pisa
Politecnico di Bari
Universidad Complutense de Madrid
U.S. Naval Research Laboratory
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Osservatorio Astronomico di Roma
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Weizmann Institute of Science Israel
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Julius-Maximilians-Universität Würzburg
Istituto Di Radioastronomia, Bologna
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NASA Marshall Space Flight Center
Universität Innsbruck
Max Planck Institute for Physics (Werner Heisenberg Institute)
Louisiana State University
NASA Goddard Space Flight Center
The George Washington University
Università degli Studi di Perugia
The Royal Institute of Technology (KTH)
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Università degli Studi di Padova
Nagoya University
Space Science and Geospatial Institute
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Abstract
A 2.1 yr periodic oscillation of the gamma-ray flux from the blazar PG 1553+113 has previously been tentatively identified in ∼7 yr of data from the Fermi Large Area Telescope. After 15 yr of Fermi sky-survey observations, doubling the total time range, we report >7 cycle gamma-ray modulation with an estimated significance of 4σ against stochastic red noise. Independent determinations of oscillation period and phase in the earlier and the new data are in close agreement (chance probability <0.01). Pulse timing over the full light curve is also consistent with a coherent periodicity. Multiwavelength new data from Swift X-Ray Telescope, Burst Alert Telescope, and UVOT, and from KAIT, Catalina Sky Survey, All-Sky Automated Survey for Supernovae, and Owens Valley Radio Observatory ground-based observatories as well as archival Rossi X-Ray Timing Explorer satellite-All Sky Monitor data, published optical data of Tuorla, and optical historical Harvard plates data are included in our work. Optical and radio light curves show clear correlations with the gamma-ray modulation, possibly with a nonconstant time lag for the radio flux. We interpret the gamma-ray periodicity as possibly arising from a pulsational accretion flow in a sub-parsec binary supermassive black hole system of elevated mass ratio, with orbital modulation of the supplied material and energy in the jet. Other astrophysical scenarios introduced include instabilities, disk and jet precession, rotation or nutation, and perturbations by massive stars or intermediate-mass black holes in polar orbit.