Estudio observacional de la emisión óptica de blazares detectados a altas energías

• Autores: Sosa, Marina
• Año de publicación: 2019
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Cellone, Sergio Aldo; Feinstein Baigorri, Carlos; Pichel, Ana C.; Terlevich, Roberto
• Materia: Ciencias Astronómicas; blazares; polarización; polarímetro; galaxia anfitriona
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

Los blazares son una clase de núcleos galácticos activos (AGN) caracterizada por emisión, intensa y variable, a lo largo de todo el espectro electromagnético. También poseen alta polarización, y, en algunos casos, movimientos superlumínicos de sus jets de radio. Según el modelo estándar de acreción de materia a un agujero negro supermasivo (SMBH), estas propiedades extremas se deben a que en los blazares el jet relativista apunta en dirección al observador. La emisión electromagnética del jet, entonces, se ve amplificada por efectos relativistas que incrementan en varios órdenes de magnitud el flujo observado y acortan las escalas de tiempo. Esto ocasiona que la misma domine por sobre la emisión de las otras componentes del AGN (disco de acreción, líneas anchas y angostas, “contra jet”, etc.). El estudio óptico de los blazares aporta entonces al conocimiento de los fenómenos que ocurren en las regiones más internas de los jets. Los instrumentos de rayos gamma que actualmente están en funcionamiento, como los satélites Fermi y AGILE y los telescopios Cherenkov HESS y MAGIC, han detectado un gran número de fuentes extragalácticas. Como consecuencia se han ampliado los catálogos como así también los interrogantes sobre los procesos físicos que producen la emisión observada. La población más numerosa de fuentes extragalácticas de rayos gamma son los blazares. Esto ha planteado la cuestión de la posible vinculación entre la emisión gamma (que se supone originada por scattering Compton inverso) y la emisión óptica (sincrotrón) del jet. Esta última, en principio, se puede testear mediante polarimetría óptica, dado que se trata de radiación intrínsecamente polarizada. La mayoría de los blazares detectados a energías TeV pertenecen a la clase HSP (con el pico de emisión sincrotrón en el rango de rayos-X). Se trata, por otra parte, de objetos relativamente cercanos, porque los fotones gamma son eficientemente absorbidos por el fondo de luz extragaláctica (EBL). Esto presenta un desafío a los estudios de variabilidad foto-polarimétrica de estos objetos, porque las galaxias anfitrionas son brillantes y tienen diámetros angulares relativamente grandes. Además de introducir un efecto depolarizador, las galaxias anfitrionas pueden ocasionar errores sistemáticos en las curvas temporales de flujo óptico (total y polarizado) cuando las condiciones del seeing atmosférico cambian a lo largo de la observación. Este último efecto se debe al hecho de que el perfil de brillo superficial (extendido) de la galaxia anfitriona resulta relativamente menos afectado por el seeing que el AGN (puntual). El objetivo general de la tesis Doctoral es aportar al conocimiento de los mecanismos de emisión electromagnética de los blazares, y de las regiones del jet donde se origina la emisión a distintas frecuencias. Particularmente, interesa la posible vinculación entre las emisiones óptica (sincrotrón) y gamma (posiblemente Compton inverso). En consecuencia, se trabajó con blazares con distintas distribuciones espectrales de energía (SED), buscando una caracterización comparativa de sus comportamientos. Se llevó a cabo un estudio de la emisión óptica de los blazares de la muestra. Se obtuvieron observaciones foto-polarimétricas con resolución temporal inferior a una hora, sobre escalas de tiempo de uno o más días. La adquisición de los datos necesarios se llevó a cabo a partir de la utilización de los polarímetros CAFOS (CAHA) y CasPol (CASLEO). Además, se recurrió a herramientas estadísticas para la detección de variabilidad, ya sea en escalas de tiempo de horas (conocida como microvariabilidad) o escalas de tiempo de días (variabilidad inter-noche). Por otro lado, con el objetivo de tratar de manera rigurosa los efectos introducidos por la galaxia anfitriona, como así también aquellos ocasionados por cambios en el seeing a lo largo de la noche desarrollamos un método autoconsistente. El mismo requirió del uso de imágenes sintéticas, lo cual nos permitió crear un método de corrección por ambos efectos a los datos foto-polarimétricos. De esta manera, fue posible corregir punto a punto los datos observacionales, para recuperar entonces, la polarización intrínseca de los objetos de la muestra. En general, los resultados han mostrado un incremento en la polarización intrínseca respecto de la observada, esto significa que si la galaxia anfitriona no es considerada apropiadamente, y además, si no se tienen en cuenta los cambios en el seeing, se puede dar lugar a valores del grado de polarización erróneos. Lo cual puede derivar en modelos o conclusiones equivocadas. Además, estos resultados espurios se intensifican si se trata de blazares altamente polarizados, como los pertenecientes a la clase HSP. Para finalizar, uno de los instrumentos utilizados en esta Tesis, CasPol (CASLEO), no poseía una caracterización, la cual es de suma importancia durante el tratamiento de los datos. Esto nos llevó a realizar un estudio riguroso del comportamiento de este polarímetro de doble haz a partir de analizar datos adquiridos en diferentes oportunidades de estrellas estándares polarizadas y no polarizadas. Hemos encontrado que la polarización instrumental es del orden de 0.1 - 0.2% en las bandas V y R, y ligeramente menor al 0.09% en la banda I. Por otro lado, a partir de analizar las observaciones de estrellas estándares no polarizadas concluimos que la dependencia de la polarización instrumental con la posición en el CCD es insignificante en las bandas V y R, mientras que en la banda I esta dependencia es marginal.
Doctor en Astronomía
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas