Explaining the Multiwavelength Emission of γ-ray Bright Flat-Spectrum Radio Quasar 3C 454.3 in Different Activity States

被引：2

作者：

Feng, Yaru ^{[1
]}

Hu, Shaoming ^{[1
]}

Zhou, Ruixin ^{[1
]}

Gao, Songbo ^{[1
]}

机构：

[1] Shandong Univ, Shandong Key Lab Opt Astron & Solar Terr Environm, Sch Space Sci & Phys, Inst Space Sci, Weihai 264209, Peoples R China

来源：

UNIVERSE | 2022年 / 8卷 / 11期

关键词：

galaxie; jets; radiation mechanisms; non-thermal; gamma-rays; individual; 3C; 454.3; RELATIVISTIC JETS; SYNCHROTRON; RADIATION; BLAZARS; ORIGIN; SWIFT; MODEL; COMPTONIZATION; CONSTRAINTS; VARIABILITY;

D O I：

10.3390/universe8110585

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

The origin of gamma-ray flares of blazars is still an open issue in jet physics. In this work, we reproduce the multiwavelength spectral energy distribution (SED) of flat-spectrum radio quasars 3C 454.3 under a one-zone leptonic scenario, investigate the variation of the physical parameters in different activity states, and analyze the possible origin of its gamma-ray outburst. Based on the analysis of multiwavelength quasi-simultaneous observations of 3C 454.3 during MID 55,400-56,000, we consider that the radiation includes synchrotron (Syn), synchrotron self-Compton (SSC), and external Compton (EC) radiations by the simulation, and the seed photons of the external Compton component mainly comes from the broad-line region and dusty molecular torus. The model results show that: (1) We can well reproduce the multiwavelength quasi-simultaneity SED of 3C 454.3 in various activity states by using a one-zone Syn+SSC+EC model. (2) By comparing the physical model parameters of the bright and the quiescent states, we suggest that this gamma-ray flaring activity is more likely to be caused by the increase in the doppler factor.

引用

页数：17

共 89 条

[1] FERMI GAMMA-RAY SPACE TELESCOPE OBSERVATIONS OF THE GAMMA-RAY OUTBURST FROM 3C454.3 IN NOVEMBER 2010 [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Allafort, A. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

D'Ammando, F. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Dermer, C. D. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Escande, L. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Ferrara, E. C. ;

Fortin, P. ;

Fukazawa, Y. ;

Fusco, P. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2011, 733 (02)

[2] THE SPECTRAL ENERGY DISTRIBUTION OF FERMI BRIGHT BLAZARS [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Agudo, I. ;

Ajello, M. ;

Aller, H. D. ;

Aller, M. F. ;

Angelakis, E. ;

Arkharov, A. A. ;

Axelsson, M. ;

Bach, U. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Benitez, E. ;

Berdyugin, A. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Boettcher, M. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Burrows, D. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Calzoletti, L. ;

Cameron, R. A. ;

Capalbi, M. ;

Caraveo, P. A. ;

Carosati, D. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Celik, Oe. ;

Charles, E. ;

Chaty, S. ;

Chekhtman, A. ;

Chen, W. P. ;

Chiang, J. ;

Chincarini, G. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 716 (01) :30-70

[3] EARLY FERMI GAMMA-RAY SPACE TELESCOPE OBSERVATIONS OF THE QUASAR 3C 454.3 [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Battelino, M. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chaty, S. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Costamante, L. ;

Cutini, S. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Donato, D. ;

Drell, P. S. ;

Dubois, R. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 699 (01) :817-823

[4] Fermi Large Area Telescope Fourth Source Catalog [J].

Abdollahi, S. ;

Acero, F. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Becerra Gonzalez, J. ;

Bellazzini, R. ;

Berretta, A. ;

Bissaldi, E. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonino, R. ;

Bottacini, E. ;

Brandt, T. J. ;

Bregeon, J. ;

Bruel, P. ;

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Caraveo, P. A. ;

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Castro, D. ;

Cavazzuti, E. ;

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Chaty, S. ;

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Chiaro, G. ;

Ciprini, S. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Coronado-Blazquez, J. ;

Costantin, D. ;

Cuoco, A. ;

Cutini, S. ;

D'Ammando, F. ;

DeKlotz, M. ;

Luque, P. de la Tone ;

de Palma, F. ;

Desai, A. ;

Digel, S. W. ;

Di Lalla, N. ;

Di Mauro, M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2020, 247 (01)

[5] Planck 2015 results XIII. Cosmological parameters [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartlett, J. G. ;

Bartolo, N. ;

Battaner, E. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

Bonavera, L. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Catalano, A. ;

Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

Chiang, H. C. ;

Chluba, J. ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. ;

Davis, R. J. ;

de Bernardis, P. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2016, 594

[6] A two-zone model as origin of hard TeV spectrum in extreme BL lacs [J].

Aguilar-Ruiz, E. ;

Fraija, N. ;

Galvan-Gamez, A. ;

Benitez, E. .

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 2022, 512 (02) :1557-1566

[7] Detection of TeV gamma-rays from the BL Lac 1ES 1959+650 in its low states and during a major outburst in 2002 [J].

Aharonian, F ;

Akhperjanian, A ;

Beilicke, M ;

Bernlöhr, K ;

Börst, HG ;

Bojahr, H ;

Bolz, O ;

Coarasa, T ;

Contreras, JL ;

Cortina, J ;

Denninghoff, S ;

Fonseca, MV ;

Girma, M ;

Götting, N ;

Heinzelmann, G ;

Hermann, G ;

Heusler, A ;

Hofmann, W ;

Horns, D ;

Jung, I ;

Kankanyan, R ;

Kestel, M ;

Kohnle, A ;

Konopelko, A ;

Kornmeyer, H ;

Kranich, D ;

Lampeitl, H ;

Lopez, M ;

Lorenz, E ;

Lucarelli, F ;

Mang, O ;

Meyer, H ;

Mirzoyan, R ;

Moralejo, A ;

Ona-Wilhelmi, E ;

Panter, M ;

Plyasheshnikov, A ;

Pühlhofer, G ;

de los Reyes, R ;

Rhode, W ;

Ripken, J ;

Robrade, J ;

Rowell, G ;

Sahakian, V ;

Samorski, M ;

Schilling, M ;

Siems, M ;

Sobzynska, D ;

Stamm, W ;

Tluczykont, M .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2003, 406 (01) :L9-L13

[8] Reanalysis of the high energy cutoff of the 1997 Mkn 501 TeV energy spectrum [J].

Aharonian, FA ;

Akhperjanian, AG ;

Barrio, JA ;

Bernlöhr, K ;

Bolz, O ;

Börst, H ;

Bojahr, H ;

Contreras, JL ;

Cortina, J ;

Denninghoff, S ;

Fonseca, V ;

Gonzalez, JC ;

Götting, N ;

Heinzelmann, G ;

Hermann, G ;

Heusler, A ;

Hofmann, W ;

Horns, D ;

Ibarra, A ;

Iserlohe, C ;

Jung, I ;

Kankanyan, R ;

Kestel, M ;

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Kohnle, A ;

Konopelko, A ;

Kornmeyer, H ;

Kranich, D ;

Krawczynski, H ;

Lampeitl, H ;

Lorenz, E ;

Lucarelli, F ;

Magnussen, N ;

Mang, O ;

Meyer, H ;

Mirzoyan, R ;

Moralejo, A ;

Padilla, L ;

Panter, M ;

Plaga, R ;

Plyasheshnikov, A ;

Prahl, J ;

Pühlhofer, G ;

Rhode, W ;

Röhring, A ;

Rowell, GP ;

Sahakian, V ;

Samorski, M ;

Schilling, M ;

Schröder, F .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2001, 366 (01) :62-67

[9] MAGIC long-term study of the distant TeV blazar PKS 1424+240 in a multiwavelength context [J].

Aleksic, J. ;

Ansoldi, S. ;

Antonelli, L. A. ;

Antoranz, P. ;

Babic, A. ;

Bangale, P. ;

de Almeida, U. Barres ;

Barrio, J. A. ;

Becerra Gonzalez, J. ;

Bednarek, W. ;

Berger, K. ;

Bernardini, E. ;

Biland, A. ;

Blanch, O. ;

Bock, R. K. ;

Bonnefoy, S. ;

Bonnoli, G. ;

Borracci, F. ;

Bretz, T. ;

Carrnona, E. ;

Carosi, A. ;

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Doert, M. ;

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Font, L. ;

Frantzen, K. ;

Fruck, C. ;

Garcia Lopez, R. J. ;

Garczarczyk, M. ;

Garrido Terrats, D. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2014, 567

[10] The burst alert telescope (BAT) on the Swift MIDEX mission [J].

Barthelmy, SD ;

Barbier, LM ;

Cummings, JR ;

Fenimore, EE ;

Gehrels, N ;

Hullinger, D ;

Krimm, HA ;

Markwardt, CB ;

Palmer, DM ;

Parsons, A ;

Sato, G ;

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Tashiro, M ;

Tueller, J .

SPACE SCIENCE REVIEWS, 2005, 120 (3-4) :143-164

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共 89 条

[1] FERMI GAMMA-RAY SPACE TELESCOPE OBSERVATIONS OF THE GAMMA-RAY OUTBURST FROM 3C454.3 IN NOVEMBER 2010 [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Allafort, A. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Buson, S. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Cavazzuti, E. ;

Cecchi, C. ;

Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Conrad, J. ;

Cutini, S. ;

D'Ammando, F. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Dermer, C. D. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Drell, P. S. ;

Dubois, R. ;

Dumora, D. ;

Escande, L. ;

Favuzzi, C. ;

Fegan, S. J. ;

Ferrara, E. C. ;

Fortin, P. ;

Fukazawa, Y. ;

Fusco, P. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS, 2011, 733 (02)

[2] THE SPECTRAL ENERGY DISTRIBUTION OF FERMI BRIGHT BLAZARS [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Agudo, I. ;

Ajello, M. ;

Aller, H. D. ;

Aller, M. F. ;

Angelakis, E. ;

Arkharov, A. A. ;

Axelsson, M. ;

Bach, U. ;

Baldini, L. ;

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Barbiellini, G. ;

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Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

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Blandford, R. D. ;

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Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

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Brez, A. ;

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Calzoletti, L. ;

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Capalbi, M. ;

Caraveo, P. A. ;

Carosati, D. ;

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Cavazzuti, E. ;

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Celik, Oe. ;

Charles, E. ;

Chaty, S. ;

Chekhtman, A. ;

Chen, W. P. ;

Chiang, J. ;

Chincarini, G. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2010, 716 (01) :30-70

[3] EARLY FERMI GAMMA-RAY SPACE TELESCOPE OBSERVATIONS OF THE QUASAR 3C 454.3 [J].

Abdo, A. A. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Battelino, M. ;

Baughman, B. M. ;

Bechtol, K. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonamente, E. ;

Borgland, A. W. ;

Bouvier, A. ;

Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

Burnett, T. H. ;

Caliandro, G. A. ;

Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

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Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

Claus, R. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Conrad, J. ;

Costamante, L. ;

Cutini, S. ;

Dermer, C. D. ;

de Angelis, A. ;

de Palma, F. ;

Digel, S. W. ;

do Couto e Silva, E. ;

Donato, D. ;

Drell, P. S. ;

Dubois, R. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 699 (01) :817-823

[4] Fermi Large Area Telescope Fourth Source Catalog [J].

Abdollahi, S. ;

Acero, F. ;

Ackermann, M. ;

Ajello, M. ;

Atwood, W. B. ;

Axelsson, M. ;

Baldini, L. ;

Ballet, J. ;

Barbiellini, G. ;

Bastieri, D. ;

Becerra Gonzalez, J. ;

Bellazzini, R. ;

Berretta, A. ;

Bissaldi, E. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bonino, R. ;

Bottacini, E. ;

Brandt, T. J. ;

Bregeon, J. ;

Bruel, P. ;

Buehler, R. ;

Burnett, T. H. ;

Buson, S. ;

Cameron, R. A. ;

Caputo, R. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

Castro, D. ;

Cavazzuti, E. ;

Charles, E. ;

Chaty, S. ;

Chen, S. ;

Cheung, C. C. ;

Chiaro, G. ;

Ciprini, S. ;

Cohen-Tanugi, J. ;

Cominsky, L. R. ;

Coronado-Blazquez, J. ;

Costantin, D. ;

Cuoco, A. ;

Cutini, S. ;

D'Ammando, F. ;

DeKlotz, M. ;

Luque, P. de la Tone ;

de Palma, F. ;

Desai, A. ;

Digel, S. W. ;

Di Lalla, N. ;

Di Mauro, M. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL SUPPLEMENT SERIES, 2020, 247 (01)

[5] Planck 2015 results XIII. Cosmological parameters [J].

Ade, P. A. R. ;

Aghanim, N. ;

Arnaud, M. ;

Ashdown, M. ;

Aumont, J. ;

Baccigalupi, C. ;

Banday, A. J. ;

Barreiro, R. B. ;

Bartlett, J. G. ;

Bartolo, N. ;

Battaner, E. ;

Battye, R. ;

Benabed, K. ;

Benoit, A. ;

Benoit-Levy, A. ;

Bernard, J. -P. ;

Bersanelli, M. ;

Bielewicz, P. ;

Bock, J. J. ;

Bonaldi, A. ;

Bonavera, L. ;

Bond, J. R. ;

Borrill, J. ;

Bouchet, F. R. ;

Boulanger, F. ;

Bucher, M. ;

Burigana, C. ;

Butler, R. C. ;

Calabrese, E. ;

Cardoso, J. -F. ;

Catalano, A. ;

Challinor, A. ;

Chamballu, A. ;

Chary, R. -R. ;

Chiang, H. C. ;

Chluba, J. ;

Christensen, P. R. ;

Church, S. ;

Clements, D. L. ;

Colombi, S. ;

Colombo, L. P. L. ;

Combet, C. ;

Coulais, A. ;

Crill, B. P. ;

Curto, A. ;

Cuttaia, F. ;

Danese, L. ;

Davies, R. D. ;

Davis, R. J. ;

de Bernardis, P. .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2016, 594

[6] A two-zone model as origin of hard TeV spectrum in extreme BL lacs [J].

Aguilar-Ruiz, E. ;

Fraija, N. ;

Galvan-Gamez, A. ;

Benitez, E. .

MONTHLY NOTICES OF THE ROYAL ASTRONOMICAL SOCIETY, 2022, 512 (02) :1557-1566

[7] Detection of TeV gamma-rays from the BL Lac 1ES 1959+650 in its low states and during a major outburst in 2002 [J].

Aharonian, F ;

Akhperjanian, A ;

Beilicke, M ;

Bernlöhr, K ;

Börst, HG ;

Bojahr, H ;

Bolz, O ;

Coarasa, T ;

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Cortina, J ;

Denninghoff, S ;

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Sahakian, V ;

Samorski, M ;

Schilling, M ;

Siems, M ;

Sobzynska, D ;

Stamm, W ;

Tluczykont, M .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2003, 406 (01) :L9-L13

[8] Reanalysis of the high energy cutoff of the 1997 Mkn 501 TeV energy spectrum [J].

Aharonian, FA ;

Akhperjanian, AG ;

Barrio, JA ;

Bernlöhr, K ;

Bolz, O ;

Börst, H ;

Bojahr, H ;

Contreras, JL ;

Cortina, J ;

Denninghoff, S ;

Fonseca, V ;

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Heinzelmann, G ;

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Kankanyan, R ;

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Kohnle, A ;

Konopelko, A ;

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Moralejo, A ;

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Samorski, M ;

Schilling, M ;

Schröder, F .

ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2001, 366 (01) :62-67

[9] MAGIC long-term study of the distant TeV blazar PKS 1424+240 in a multiwavelength context [J].

Aleksic, J. ;

Ansoldi, S. ;

Antonelli, L. A. ;

Antoranz, P. ;

Babic, A. ;

Bangale, P. ;

de Almeida, U. Barres ;

Barrio, J. A. ;

Becerra Gonzalez, J. ;

Bednarek, W. ;

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