@phdthesis{Weidinger2011,
  author    = {Weidinger, Matthias},
  title     = {Variabilit{\"a}t entlang der Blazar-Sequenz - Hinweise auf die Zusammensetzung relativistischer Ausfl{\"u}sse Aktiver Galaxienkerne},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-70508},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Abstrahlung von Aktiven Galaxienkernen. Das erste Maximum der charakteristischen Doppelpeakstruktur des \$\nu F_{\nu}\$-Spektrums vom Blazaren ist zweifelsfrei Synchrotronstrahlung hochenergetischer Elektronen innerhalb des relativistischen Ausflusses des zugrundeliegenden Aktiven Galaxienkerns. Die zum zweiten (hochenergetischen) Maximum beitragenden Strahlungsprozesse und Teilchenspezies hingegen sind Gegenstand aktueller Diskussionen. In dieser Arbeit wir ein vollst{\"a}ndig selbstkonsistentes und zeitabh{\"a}ngiges hybrides Emissionsmodell, welches auch Teilchenbeschleunigung ber{\"u}cksichtigt, entwickelt und auf verschiedene Blazar-Typen entlang der Blazar-Sequenz, von BL Lac Objekten mit verschiedenen Peakfrequenzen bis hin zu Flachspektrum-Radioquasaren, angewendet. Die spektrale Emission ersterer kann gut im rein leptonischen Grenzfall, d.h. der zweite \$\nu F_{\nu}\$-Peak kommt durch invers Compton-gestreute Synchrotronphotonen der abstrahlenden Elektronen selbst zustande, beschrieben werden. Zur Beschreibung letzterer muss man nicht-thermische Protonen innerhalb des Jets zulassen um die Dominanz des zweiten Maximums im Spektrum konsistent zu erkl{\"a}ren. In diesem Fall besteht der zweite Peak aus Protonensynchrotronstrahlung und Kaskadenstrahlung der photohadronischen Prozesse. Mit dem entwickelten Modell ist es m{\"o}glich auch die zeitliche Information, welche durch Ausbr{\"u}che von Blazaren bereitgestellt wird, auszunutzen um zum einen die freien Modellparameter weiter einzuschr{\"a}nken und -viel wichtiger- zum anderen leptonisch dominierte Blazare von hadronischen zu unterscheiden. Hierzu werden die typischen Zeitunterschiede in den Interbandlichtkurven als hadronischer Fingerabdruck benutzt.\\ Mit einer Stichprobe von 16 Spektren von zehn Blazaren entlang der Blazar-Sequenz, welche in unterschiedlichen Flusszust{\"a}nden und mit starker Variabilit{\"a}t beobachtet wurden, ist es m{\"o}glich die wichtigsten offenen Fragen der Physik relativistischer Ausbr{\"u}che in systematischer Art und Weise zu adressieren. Anhand der modellierten Ausbr{\"u}che kann man erkennen, dass sechs Quellen rein leptonisch dominiert sind, aber vier Protonen bis auf \$\gamma \approx 10^{11}\$ beschleunigen, was Auswirkungen auf die m{\"o}glichen Quellen extragalaktischer kosmischer Strahlung unter den Blazaren hat. Dar{\"u}ber hinaus findet sich eine Abh{\"a}ngigkeit zwischen dem Magnetfeld der Emissionsregion und der injizierten Leuchtkraft, welche unabh{\"a}ngig von den zugrunde liegenden Teilchenpopulationen G{\"u}ltigkeit besitzt. In diesem Zusammenhang l{\"a}sst sich die Blazar-Sequenz als ein evolution{\"a}res Szenario erkl{\"a}ren: die Sequenz \$FSRQ \rightarrow LBL/IBL \rightarrow HBL\$ kommt aufgrund abnehmender Gasdichte der Hostgalaxie und damit einhergehender abnehmender Akkretionsrate zustande, dies wird durch weitere kosmologische Beobachtungen best{\"a}tigt. Eine abnehmende Materiedichte innerhalb des relativistischen Ausflusses wird von einem abnehmenden Magnetfeld begleitet, d.h. aber auch, dass Protonen weit vor den Elektronen nicht mehr im Strahlungsgebiet gehalten werden k{\"o}nnen. Die Blazar-Sequenz ist also ein Maß f{\"u}r die Hadronizit{\"a}t des Jets. Dies erkl{\"a}rt zudem die Dichotomie von FSRQs und BL Lac Objekten sowie die Zweiteilung in anderen Erscheinungsformen von AGN, z.B. FR-I und FR-II Radiogalaxien.\\ W{\"a}hrend der Modellierung wird gezeigt, dass man Blazar-Spektren, speziell im hadronischen Fall, nicht mehr statisch betrachten kann, da es zu kumulierten Effekten aufgrund der langen Protonensynchrotronzeitskala kommt. Die niedrige Luminosit{\"a}t der Quellen und unterschiedlich lange Beobachtungszeiten verschiedener Experimente verlangen bei variablen Blazaren auch im leptonischen Fall eine zeitabh{\"a}ngige Betrachtung. Die Kurzzeitvariabilit{\"a}t scheint bei einzelnen Blazaren stets die selbe Ursache zu haben, unterscheidet sich aber bei der Betrachtung verschiedener Quellen. Zus{\"a}tzlich wird f{\"u}r jeden Blazar, der in verschiedenen Flusszust{\"a}nden beobachtet werden konnte, der Unterschied zwischen Lang- und Kurzzeitvariabilit{\"a}t, auch im Hinblick auf einen m{\"o}glichen globalen Grundzustand hin, betrachtet.},
  subject      = {Blazar},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rueger2011,
  author    = {R{\"u}ger, Michael},
  title     = {Ein zeitabh{\"a}ngiges, selbstkonsistentes hadronisch-leptonisches Strahlungsmodell zur Modellierung der Multiwellenl{\"a}ngenemission von Blazaren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56955},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit Strahlungsprozessen in Blazaren. Bei den Blazaren handelt es sich um eine Unterkategorie der aktiven Galaxienkerne, bei denen die Jetachse in Richtung des Beobachters zeigt. Charakteristisch f{\"u}r die Blazare ist ein Multifrequenzspektrum der Photonen, welches sich vom Radiobereich bis hin zur Gamma-Strahlung mit TeV-Energien erstreckt. Insbesondere der Gamma-Bereich r{\"u}ckt aktuell in den Fokus der Betrachtung mit Experimenten wie zum Beispiel FERMI und MAGIC. Ziel dieser Arbeit ist die Modellierung der auftretenden Strahlungsprozesse und die Beschreibung der Multifrequenzspektren der Blazare mit Hilfe eines hadronisch-leptonischen Modells. Grundlage hierf{\"u}r ist ein selbstkonsistentes Synchrotron-Selbst-Compton-Modell (SSC), welches zur Beschreibung des Spektrums der Quelle 1 ES 1218+30.4 verwendet wird. Dabei wird die Parameterwahl unterst{\"u}tzt durch eine Absch{\"a}tzung der Masse des zentralen schwarzen Loches. Das hier behandelte SSC-Modell wird dahingehend untersucht, wie es sich unter Ver{\"a}nderung der Modellparameter verh{\"a}lt. Dabei werden Abh{\"a}ngigkeiten des Photonenspektrums von {\"A}nderungsfaktoren der Parameter abgeleitet. Außerdem werden diese Abh{\"a}ngigkeiten in Relation gesetzt und aus dieser Betrachtung ergibt sich die Schlussfolgerung, dass unter der Voraussetzung eines festen Spektralindex der Elektronenverteilung die Wahl eines Parametersatzes zur Modellierung eines Photonenspektrums eindeutig ist. Zur Einf{\"u}hrung eines zeitabh{\"a}ngigen, hadronischen Modells wird das SSCModell um die Anwesenheit nichtthermischer Protonen erweitert. Dadurch kann Proton-Synchrotron-Strahlung einen Beitrag im Gamma-Bereich leisten. Außerdem werden durch Proton-Photon-Wechselwirkung Pionen erzeugt. Aus deren Zerfall werden zusammen mit der Paarbildung aus Photon-Photon-Absorption sekund{\"a}re Elektronen und Positronen produziert, die wiederum zum Hochenergiespektrum beitragen. Neben den Pionen werden bei der Proton-Photon- Wechselwirkung außerdem noch Neutrinos und Neutronen erzeugt, die einen direkten Einblick in die Emissionsregion erlauben. Das hier vorgestellte hadronische Modell wird auf die Quelle 3C 279 angewandt. F{\"u}r diese Quelle reicht mit der Detektion im VHE-Bereich der SSCAnsatz nicht aus, um das Photonenspektrum zu beschreiben. Mit dem vorgelegten Modell gelingt die Beschreibung des Spektrums in den SSC-kritischen Bereichen sehr gut. Insbesondere k{\"o}nnen verschiedene Flusszust{\"a}nde modelliert und allein durch Ver{\"a}nderung der Maximalenergien von Protonen und Elektronen ineinander {\"u}berf{\"u}hrt werden. Diese einfache M{\"o}glichkeit der Modellierung der Variabilit{\"a}t der Quelle unterstreicht die Wahl des hadronischen Ansatzes. Somit wird hier ein sehr gutes Werkzeug zur Untersuchung der Emissionsprozesse in Blazaren geliefert. Dar{\"u}ber hinaus ist mit der Absch{\"a}tzung des Neutrino-Flusses zwar die Detektion von 3C 279 als Punktquelle mit IceCube unwahrscheinlich, jedoch liefert das Modell generell die M{\"o}glichkeit im Kontext des Multimessenger-Ansatzes Antworten zu liefern. Im gleichen Kontext wird auch der Beitrag zur kosmischen Strahlung durch entweichende Neutronen untersucht.},
  subject      = {Blazar},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Richter2014,
  author    = {Richter, Stephan},
  title     = {Detaillierte Simulationen von Blazar-Emissionen : ein numerischer Zugang zu Radiobeobachtungen und Kurzzeitvariabilit{\"a}t},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103209},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit den Prozessen, die in einer Unterklasse der Aktiven Galaxienkerne, den Blazaren, das Emissionsspektrum dieser Objekte erzeugen. Dies beinhaltet insbesondere den Beschleunigungsprozess, der eine nichtthermische Teilchenverteilung erzeugt, sowie diverse Strahlungsprozesse. Das Spektrum dieser Quellen reicht dabei vom Radiobereich bis zu Energien im TeV-Bereich. Die Form des zeitlich gemittelten Spektrums kann durch Modelle bereits sehr gut beschrieben werden. Insbesondere die erste der beiden dominierenden Komponenten des Spektrums kann mit hoher Sicherheit mit Synchrotronemission einer Elektronenenergieverteilung in Form eines Potenzgesetzes identifiziert werden. F{\"u}r den Ursprung der zweiten Komponente existieren jedoch verschiedene Erkl{\"a}rungsversuche. Dies sind im wesentlichen die inverse Compton-Streuung der internen oder externer Strahlung (leptonische Modelle) sowie die Emission und photohadronische Wechselwirkung einer hochenergetischen Verteilung von Protonen in der Quelle. Eine r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung des Ursprungs der detektierten Strahlung ist mit den zur Verf{\"u}gung stehenden Teleskopen nicht m{\"o}glich. Einschr{\"a}nkungen f{\"u}r die Ausdehnung dieser Emissionszone ergeben sich lediglich aus der Variation des Emissionsspektrums. Eine Bestimmung der Morphologie ist jedoch im selbstabsorbierten Radiobereich des Spektrums durch die Ausnutzung von interferometrischen Beobachtungen m{\"o}glich. Die resultierenden L{\"a}ngen, auf denen die im inneren der Quelle selbstabsorbierte Strahlung die Quelle schließlich verl{\"a}sst, sind jedoch etwa zwei Gr{\"o}ßenordnungen oberhalb der aus den Variabilit{\"a}tszeitskalen gefolgerten Limits. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Modell soll dabei helfen, verschiedene Beobachtungen mit Hilfe eines quantitativen Modells zu beschreiben. Hier steht insbesondere die Korrelation zwischen den Verl{\"a}ufen der Hochenergie- und Radioemission im Vordergrund. Eine Aussage {\"u}ber die Existenz einer solchen Verbindung konnte aus den bisherigen Beobachtungen nicht getroffen werden. Eine quantitative Modellierung k{\"o}nnte bei der Interpretation der bisher uneindeutigen Datenlage helfen. Eine weitere, durch Modelle bisher nicht beschreibbare, Beobachtungsevidenz sind extrem kurzzeitige Variationen des Flusszustands. Die Lichtlaufzeit durch das f{\"u}r die Modellierung ben{\"o}tigte Raumgebiet ist zumeist gr{\"o}ßer als die beobachtete Zeitskala. Zudem deuten die Beobachtungen darauf hin, dass manche dieser Flussausbr{\"u}che nicht zwischen den verschiedenen B{\"a}ndern korreliert sind, wie es zumindest die leptonischen Modelle erwarten lassen w{\"u}rden. Das hier beschriebene Modell verbindet eine r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung des Emissionsgebiets mit dem dominanten Beschleunigungsmechanismus. Hierdurch konnte zun{\"a}chst gezeigt werden, dass die Beschreibung von Variabilit{\"a}t auch auf Skalen unterhalb der Lichtlaufzeit durch das modellierte Raumgebiet m{\"o}glich ist. Zudem wurde ein Szenario quantifiziert, dass im leptonischen Fall unkorrelierte Ausbr{\"u}che vorhersagt. \thispagestyle{empty} Durch eine Erweiterung des Emissionsgebiets gegen{\"u}ber anderen Blazar-Modellen um zwei Gr{\"o}ßenordnung konnte zudem eine Verkn{\"u}pfung zwischen dem Hochenergie- und dem Radiobereich erfolgen. Die gefundene Morphologie des Einschlussgebiets der nichtthermischen Teilchenpopulation beinhaltet eine physikalisch sinnvolle Randbedingung f{\"u}r das Emissionsgebiet der Hochenergiestrahlung, die zudem den f{\"u}r die betrachtete Quelle korrekten Spektralindex im Radiobereich erzeugt. Dar{\"u}ber hinaus wurden in das Modell sowohl leptonische als auch hadronische Prozesse integriert, die eine flexible und unvoreingenommene Modellierung potentieller Hybridquellen erlauben. Mit dem entwickelten Modell ist es m{\"o}glich, aus detailliert vermessenen Lichtkurven im Hochenergiebereich die zu erwartende Radioemission vorherzusagen. Die in diese Vorhersage eingehenden Parameter lassen sich aus der Modellierung des Gleichgewichtsspektrums bestimmen.},
  subject      = {Blazar},
  language  = {de}
}