Universität zu Köln

Periodic variability in Active Galactic Nuclei

Kudryavtseva, Nadezhda (2008) Periodic variability in Active Galactic Nuclei. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    In this doctoral thesis, multi-frequency very long baseline interferometry observations together with multi-frequency total flux-density variability data of compact relativistic jets in active galactic nuclei are presented and analyzed. The main goal of the thesis is to investigate the physical mechanisms in relativistic jets responsible for such phenomena as the co-existence of moving and stationary jet components, jet wiggling and precession. We also aim to study the connection between the structural changes in the relativistic jets and flares in the total flux-density light curves and to find observational evidences for the appearance of a primary perturbation in the base of the jet and its further propagation. In this thesis we also investigate which physical mechanisms are responsible for periodical total flux-density variability and to search for periodicities as a sign of jet precession. In order to study the jet physics we used the multi-frequency very long baseline interferometry technique which gives the highest possible in astronomy resolution. We also compared jet structural changes with single-dish multi-frequency observations spanning more than 30 years together with optical and gamma-ray data. In particular, analysis of the long-term kinematics of two active galactic nuclei S5 1803+784 and 0605-085 shows evidence for jet precession. The jet is precessing with a timescale similar to a period in the total flux-density light curves. Moreover, I show that jet structural changes are correlated with the total flux-density variability. Analyzing the long-term kinematics of S5 1803+784 I found for the first time that its jet consists of seven ``oscillating'' jet features which were observed for more than 20 years. We found five blazars and quasars (3C 454.3, 3C 446, CTA 102, 0133+476, and 0605-085) which show clear periodical total flux-density radio variability. Moreover, in the case of 3C 454.3 and 3C 446 the predicted flares were meanwhile observed. In this thesis I propose a new physical approach for searching periodicities and calculating flaring activity cycles in radio total flux-density variability. I use the separation of the flares into "core" and "jet" outbursts. I found that for the sources 3C 454.3 and 3C 446 optically thick "core" outbursts appear periodically.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    In dieser Doktorarbeit werden Multi-Frequenz-Beobachtungen mit Hilfe der Interferometrie mit langen Basislinien (Very Long baseline Interferometry - VLBI) zusammen mit Multi-Frequenz-Flussdichte-Variabilitätsdaten kompakter relativistischer Jets präsentiert und analysiert. Das Hauptziel der Arbeit ist die Erforschung physikalischer Mechnismen in relativistischen Jets, die verantwortlich sind für Phänomene wie die Koexistenz von beweglichen und stationaeren Jet-Komponenten, Jet-"Schlängeln" und -Präzession. Wir sind ebenfalls bestrebt, den Zusammenhangs zwischen strukturellen Veränderungen der relativistischen Jets und sogenannten "Flares" in den Lichtkurven der totalen Flussdichte zu untersuchen sowie Beobachtungsnachweise für das Auftreten einer primaeren Störung in der Basis des Jets und ihrer weiteren Ausbreitung zu finden. In dieser Arbeit prüfen wir weiterhin, welche physikalischen Mechanismen für eine periodische Variabilität der totalen Flussdichte verantwortlich zeichnen und wir suchen nach Periodizitäten als Anzeichen einer Jet-Präzession. Um die Jet-Physik zu untersuchen, verwendeten wir die Technik der Multi-Frequenz-Interferometrie mit langen Basislinien, die die höchstmögliche astronomische Auflösung bietet. Ferner haben wir strukturelle Veränderungen des Jets mit Multi-Frequenz-Einzelteleskop-Beobachtungen aus mehr als 30 Jahren zusammen mit optischen und Gamma-Daten verglichen. Insbesondere die Analyse der Langzeit-Kinematik der beiden Aktiven Galaxienkerne S5 1803+784 und 0605-085 zeigt Anhaltspunkte für eine Präzession des Jets. Der Jet präzediert auf einer Zeitskala vergleichbar mit einer Periode in den Lichtkurven der totalen Flussdichte. Überdies zeige ich, dass strukturelle Änderungen im Jet mit der Variabilität der totalen Flussdichte korrelieren. Bei der Analyse der Langzeit-Kinematik von 1803+784 gelang mir zum ersten Mal der Nachweis, dass der Jet aus sieben "oszillierenden" Jet-Merkmalen besteht, die über mehr als 20 Jahre beobachtet wurden. Wir konnten fünf Blazare ausmachen (3C454.3, 3C446, CTA102, 0133+476 und 0605-085), die deutlich eine periodische Variabilität der totalen Radioflussdichte aufweisen. Zudem wurden die im Fall von 3C454.3 und 3C446 vorhergesagten Flares zwischenzeitlich beobachtet. Im Zuge der Doktorarbeit stelle ich einen neuen physikalischen Ansatz zur Suche nach Periodizitäten und zur Berechnung von Aktivitätszyklen in der Variabilität der totalen Radioflussdichte vor. Dazu verwende ich die Einteilung der Flares in "Kern-" und "Jet-"Ausbrühe. Ich habe festgestellt, dass für die Quellen 3C454.3 und 3C446 optisch dichte "Kern-"Ausbrüche periodisch auftreten.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Kudryavtseva, Nadezhdanadia@mpifr-bonn.mpg.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-25238
    Subjects: Physics
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Aktive Galaxienkerne, jet, Binären Schwarzen LöchernGerman
    active galactic nuclei, jets, opactiy in the jets, precession, binary black holesEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > I. Physikalisches Institut
    Language: English
    Date: 2008
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 14 October 2008
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 03 Dec 2008 10:25:26
    Referee
    NameAcademic Title
    Eckart, AndreasProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2523

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