Radioüberwachung und hochauflösende Bildgebung von extremen Blazaren und anderen TeV-detektierten aktiven Galaxien mit dem Effelsberg 100-m Teleskop und dem Global Millimetre VLBI Array

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Kadler
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465409577

Extreme Blazare stellen eine spezielle Untergruppe aktiver Galaxien dar, die kollimierte hochrelativistische Plasmajets aufweisen, deren Emissionsmaxima verglichen mit 'normalen' Blazaren um mehrere Grössenordnungen weiter in den höchstenergetischen TeV-Gammastrahlungsbereich verschoben sind. Obwohl bisher nur einige Dutzend solcher Objekte bekannt sind, ist inzwischen klar, dass es sich hier um eine sehr zahlreiche Objektklasse handelt, die im kommenden Jahrzehnt weiter ins Zentrum des Forschungsinteresses von Hochenergieastronomie und Astroteilchenphysik wandern wird. Besondere Bedeutung haben extreme Blazare vor allem im Zusammenhang mit der ungeklärten Frage nach den Quellen und Prozessen zur Beschleunigung von Teilchen der kosmischen Strahlung auf ultrahohe Energien sowie als mögliche Quellen hochenergetischer astrophysikalischer Neutrinos. Im Radiowellenbereich, der mit seinen Methoden der hochauflösenden Bildgebung sowie mittels hochempfindlicher spektraler Flussdichtemessungen besonders geeignet ist, die Struktur und dynamische Prozesse in solchen relativistischen Plasmajets zu untersuchen, ist die Emission extremer Blazare vergleichsweise schwach und deshalb bisher nicht gut studiert. In diesem Projekt kombinieren wir ein neues langfristig angelegtes spektrales Flussdichteüberwachungsprogramm von TeV-Blazaren mit einer radiointerferometrischen hochauflösenden Bildgebungsstudie eines Ensembles extremer Blazare. Das Flussdichteüberwachungsprogramm wird mit dem 100-m Radioteleskop in Effelsberg durchgeführt und die Bildgebung geschieht über die Technik der Very-Long-Baseline Interferometrie im Millimeter-Wellenlängenbereich (mm-VLBI) mit dem Global Millimetre Array (GMVA). Ziele des Effelsberg Programms sind eine erstmalige systematische Charakterisierung der Radio-Variabilitätscharakteristika extremer sowie anderer TeV-emittierender Blazare, eine Untersuchung ihrer schwachen polarisierten Emission sowie ihrer dynamischen Breitbandemission vom Radio bis in den TeV-Gammastrahlungsbereich. Desweiteren soll durch eine Kombination der Radio- und Gammavariabilitätsdaten der Ursprungsort der TeV-Emission eingegrenzt werden. Mit unseren GMVA Beobachtungen werden wir nach charakteristischen Strukturen wie z.B. einer Randaufhellung suchen, die von Emissionsmodellen vorhergesagt werden und in Einzelfällen auch bereits delektiert wurden. Desweiteren werden wir eine systematische Studie der Helligkeitstemperaturen, Kernspektren und Jetgeschwindigkeiten auf den kompaktesten durch mm-VLBI zugänglichen Jet-Regionen vornehmen und diese zwischen extremen sowie anderen TeV-Blazaren vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Alexander Kraus; Professor Dr. Eduardo Ros