A study of broadband variability in the context of hybrid leptohadronic models for TeV blazars

A study of broadband variability in the context of hybrid leptohadronic models for TeV blazars

Χατζής Μαργαρίτης (EL)

Chatzis Margaritis (EN)

born_digital_postgraduate_thesis

Διπλωματική Εργασία (EL)

Postgraduate Thesis (EN)

2024

Blazars - υποκατηγορία ενεργών γαλαξιακών πυρήνων - είναι χρονομεταβαλλόμενες πηγές που εκπέμπουν σε όλο το μήκος του φάσματος. Αν και η μοντελοποίηση της μέσης φασματικής ενεργειακής κατανομής (SED) τους είναι χρήσιμη στην εξαγωγή των μέσων φυσικών συνθηκών εντός της περιοχής εκπομπής, η χρονική εξέλιξη των πηγών αυτών δεν έχει επαρκώς διερευνηθεί. Η συσχέτιση υψηλοενεργειακών νετρίνων από ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες δημιούργησε το ενδιαφέρον για μοντέλα που περιλαμβάνουν σχετικιστικά πρωτόνια στην θεώρηση τους. Σε αυτή την μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία, διερευνούμε την ύπαρξη σχετικιστικών πρωτονικών (αδρονικών) σημάτων στην χρονομεταβλητότητα της εκπομπής των blazar και διερευνούμε συνδιασμούς παραμέτρων που αποκαλύπτουν την ύπαρξη τους σε περιόδους υψηλής ενεργότητας (Flares). Διερευνούμε τον παραμετρικό χώρο του χρόνου ενός ευρέος δείγματος από blazar. Αξιοποιώντας την “Gaussian process” μεθόδο του κώδικα celerite2 μοντελοποιούμε τις παραμέτρους ενός στοχαστικά διεγερμένου αποσβήμενου απλού αρμονικού ταλαντωτή. Αυτές οι παράμετροι είναι ικανοί να δημιουργήσουν προσομοιώσεις καμπυλών φωτός που περιγράφουν το υψηλοενεργειακό κομμάτι του φάσματος κάθε πηγής. Αυτές οι καμπύλες ύστερα θα αξιοποιηθούν ως κίνητρο για την δημιουργία χρονοσειρών για σημαντικές φυσικές παραμέτρους της πηγής. Συγκεκριμένα, θα μελετήσουμε χρονομεταβολές στον ρυθμό έγχυσης ενέργειας των σωματιδίων, στην ισχύ του μαγνητικού πεδίου και στις μεταβολές του δείκτη του νόμου δύναμης του πληθυσμού των λεπτο(-αδρονικών) σωματιδίων. Για την διεξαγωγή αυτής της SED έρευνας επιλέγουμε τον TeV blazar Mrk 501 ως ενδεικτική πηγή καθώς έχει αποτελέσει πεδίο μελέτης για λεπτομερείς έρευνες αναλύοντας μεμονωμένα flares. Χρησιμοποιώντας τον κώδικα LeHaMoC υπολογίζουμε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία για περίοδο μερικών ετών που εμπεριέχουν flares ενδαφέροντος. Διερευνούμε την ύπαρξη περιόδων όπου η αδρονική συνεισφορά είναι η κυρίαρχη και συζητάμε χρονικές υστερήσεις καθώς και συσχετίσεις σε διαγράμματα ροής-ροής μεταξύ διαφορετικών ενεργειακών μπαντών. Τέλος, υπολογίζουμε προσομειώσεις καμπυλών φωτός για τον Mrk 501 για το CTAO με το λογισμικό του Gammapy. (EL)

Blazars – a subclass of active galaxies – are intrinsically time-variable broadband sources of electromagnetic radiation. While modeling their time-average spectral energy distribution (SED) can be informative about the average physical conditions in the blazar radiation zone, the time domain of blazar models has not been adequately explored. The association of high-energy neutrinos from active galaxies has sparked the interest in models invoking the presence of relativistic protons in these sources. In this contribution, we explore relativistic proton (hadronic) signatures in the time domain blazar emission and search for those parameter combinations that unveil their presence during flaring epochs. We investigate the time domain of a broad blazar sample. Utilizing the Gaussian process modeling method of the celerite2 code, we model the parameters of stochastically-driven damped simple harmonic oscillators. These parameters enable us to create synthetic light curves describing the high-energy band of each source, thereby motivating the generation of time series for key model parameters. In particular, we investigate time variations of the particle energy injection rate, the magnetic field strength, and power law index variations of the lepto(-hadronic) particle population. To conduct this SED model exploration we choose the TeV blazar Mrk 501 as our test case, as it has been the study ground for extensive investigations during individual flaring events. Using the code LeHaMoC we compute the electromagnetic radiation for a period of several years that contains several flares of interest. We search for energy windows where the hadronic emission may dominate, while discussing time lags and flux-flux correlations between different energy bands. Finally, we provide light curve predictions of Mrk 501 for the upcoming CTAO with Gammapy. (EN)

Θετικές Επιστήμες

Θετικές Επιστήμες (EL)

Science (EN)

English

Βιβλιοθήκη και Κέντρο Πληροφόρησης » Βιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών

Σχολή Θετικών Επιστημών » Τμήμα Φυσικής » ΠΜΣ Φυσική » Κατεύθυνση Αστροφυσική

https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

University of Athens

Pergamos Digital Library

Postgraduate Thesis