潘迪（P. Pandey）、戈萨尔（B. Ghosal）、博尔万卡尔（C. Borwankar）、托拉马蒂（A. Tolamatti）、达尔（Z.A. Dar）、戈迪亚尔（S. Godiyal）、戈达姆贝（S. Godambe）、哈里哈兰（J. Hariharan）、凯什瓦南德（Keshvanand）、曼库兹希尔（N. Mankuzhyil）、诺尔哈（S. Norlha）、萨克尔（D. Sakar）、图布斯坦（R. Thubstan）、维努戈帕尔（K. Venugopal）、帕塔尼亚（A. Pathania）、辛格（K.K. Singh）、库拉纳（M. Khurana）、钱德拉（P. Chandra）、库尔（M.K. Koul）、科特瓦尔（S.V. Kotwal）、亚达夫（K.K. Yadav）
印度马哈拉施特拉邦孟买，巴巴原子研究中心（Bhabha Atomic Research Centre）天体物理科学部，邮编400085
摘要
Mrk 501是一个高同步辐射峰值类星体（HBL），其红移值为z = 0.034，以其在不同能量波段频繁的耀斑活动而闻名。2022年6月至7月期间，MACE望远镜探测到来自Mrk 501的极高能（VHE）γ射线辐射，能量范围从80 GeV到3.2 TeV。研究发现，在该期间，该源的VHE辐射保持稳定，平均通量值为……（具体数值未提供）。此外，Swift-XRT在0.3–10 keV能量范围内也探测到一次X射线耀斑。本文利用MACE、Fermi-LAT、Swift-BAT、Swift-XRT和Swift-UVOT的观测数据，对Mrk 501进行了全面的多波段分析，重点研究了观测期间的X射线变化特征。分析发现，源在X射线耀斑活动期间表现出显著的光谱变化，即光谱变硬现象。通过使用准同时多波段数据获得了光谱能量分布（SED），并采用轻子模型对SED进行了理论建模。结果表明，高X射线通量状态和低X射线通量状态下的SED都可以用单区轻子模型来解释。这项研究为理解Mrk 501的辐射机制及其在源内部粒子分布中的作用提供了重要见解。
引言
Markarian 501（Mrk 501）是一个位于红移z = 0.034的著名高频峰值γ射线类星体（HBL）。它是1995年通过Whipple望远镜在TeV波段首次探测到的外星系源[1]，这一发现也得到了HEGRA合作组的确认[2]。它被归类为BL Lac对象，其光谱主要由喷流中的非热连续谱组成。BL Lacertae对象（BLLs）通常具有微弱或不存在的发射线，并在不同光谱波段表现出强烈的快速变化。一般来说，BL Lac对象没有强宽线区（BLR）或尘埃红外环的迹象，因此在缺乏与喷流相互作用的外部光子场的情况下，通常用同步辐射和同步辐射自康普顿（SSC）模型来描述其辐射特性。然而，在低同步辐射峰值（LSP）的BLLs中，经常考虑外部光子场的贡献，通过外部康普顿（EC）过程来解释观测到的γ射线能量[3]。在λν平面上的SED呈现出双峰特征。在射电和光学能量波段，SED成分主要归因于喷流中超相对论电子发出的同步辐射。关于高能“峰”的起源有多种模型解释：（1）同步辐射光子与其父电子-正电子群体的逆康普顿散射[5]；（2）外部康普顿散射[7]，其中种子光子来自非喷流成分（吸积盘、宽和窄发射线云、尘埃环）；（3）强子模型预测相对论光子直接或间接产生γ射线（质子同步辐射模型[8]或通过高能质子与周围光子的相互作用产生的次级电子群体的同步辐射[9]。
由于Mrk 501的亮度和相对接近性，它一直是长期多波段（MWL）监测的主要候选对象。该对象已在多种波长下被广泛观测，包括1997年和2005年观测到的显著耀斑活动[10]。1997年的爆发期间，其峰值通量达到了蟹状星云的十倍，通量加倍时间尺度短至0.5天[11]。2005年，MAGIC望远镜在Mrk 501高辐射状态下进行观测，发现其通量变化幅度为一个数量级，通量加倍时间尺度仅为几分钟[11]。2008年的MWL活动覆盖了从射电到伽马射线的广泛能量范围，整合了多个仪器的数据。2014年的MWL活动观测记录了X射线和VHE波段两周的耀斑活动，产生了Swift/XRT记录的最高X射线通量[12]。由于Mrk 501是距离较近的类星体之一，它在研究高能宇宙射线和极高能（VHE）γ射线方面起着关键作用。从该类星体收集的数据用于探究星系间空间的性质，包括可能影响宇宙射线长距离传播的背景辐射和磁场。通过研究Mrk 501，我们可以了解相对论喷流中的加速机制、活动星系核（AGN）的结构以及磁场在产生高能辐射中的作用。本文报告了2022年6月至7月期间对Mrk 501的多波段观测结果，当时该对象被MACE望远镜探测到。本文的结构如下：第2节描述了不同能量波段的数据处理和分析过程；第3节提供了多波段观测的结果及理论建模；第4节总结了讨论并总结了本研究的主要发现。
多波段观测的详细信息及相应的数据分析技术如下所述。
图1展示了从MJD 59750到MJD 59800期间Mrk 501的多波段光曲线。图1最上方面板显示了MACE在两个能量波段（0.2–1 TeV和1 TeV）获得的VHE光曲线。需要注意的是，MACE的VHE观测从MJD 59757开始，但光曲线是从MJD 59750开始的，因为从MJD 59757开始X射线通量呈现单调递减。
我们在2022年6月20日至8月9日期间对Mrk 501进行了多波段研究，使用了MACE的γ射线观测数据、Fermi-LAT的观测数据、Swift-XRT和Swift-BAT的X射线观测数据以及Swift-UVOT的光学/紫外线观测数据。研究发现，在上述期间，该类星体在X射线能量波段表现出显著的通量和光谱变化。本文重点探讨了Mrk 501的多波段变化特征。
- 潘迪（P. Pandey）：撰写初稿、软件开发、数据分析、数据管理、概念构建。
- 戈萨尔（B. Ghosal）：撰写初稿、数据分析、数据分析、概念构建。
- 博尔万卡尔（C. Borwankar）：撰写初稿、方法论设计、数据分析、数据管理、概念构建。
- 托拉马蒂（A. Tolamatti）：数据分析。
- 达尔（Z.A. Dar）：数据管理。
- 戈迪亚尔（S. Godiyal）：数据管理。
- 戈达姆贝（S. Godambe）：数据管理。
- 哈里哈兰（J. Hariharan）：数据管理。
- 凯什瓦南德（Keshvanand）：数据管理。
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
本研究使用了Fermi-LAT数据（网址：https://fermi.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/ssc/LAT/LATDataQuery.cgi），以及High Energy Astrophysics ScienceArchive Research Centre（HEASARC）提供的数据和软件（网址：https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/software/lheasoft/），和Swift数据（网址：https://heasarc.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/W3Browse/w3browse.pl）。如需共享MACE数据，可向第一作者提出合理请求，并获得BARC的许可。
