Universität zu Köln

Lu, Ru-Sen (2010). High Frequency VLBI Studies of Sagittarius A* and NRAO 530. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Compact radio sources (Kellermann & Pauliny-Toth 1981) are widely accepted to be associated with supermassive black holes at the centers of active galaxies. Very long baseline interferometry (VLBI) observations at short millimeter wavelengths offer the unique advantage to look ``deeper" into the central core regions. In this thesis we study two com pact radio sources (Sagittarius A* and NRAO 530) with high frequency VLBI techniques. As a starting point, we give in Chapter 1 a general introduction to observational properties of Active galactic nuclei (AGNs) and a theoretical basis. In Chapter 2, the compact radio source at the center of the Milky Way, Sagittarius A*, is reviewed. In Chapter 3, the technical basis of VLBI is outlined and then the difficulties of VLBI (and therefore the ways to improve) at short millimeter wavelengths are discussed. Due to its proximity, Sagittarius A* has the largest apparent event horizon of any black hole candidate and therefore it provides a unique opportunity for testing the SMBH paradigm. However, direct imaging of the nucleus is only accessible at short millimeter wavelengths due to the scatter broadening. In Chapter 4, we present results of an inter-day VLBI monitoring of Sagittarius A* at wavelengths of 13, 7, and 3 mm during a global observing campaign in 2007. We measure the flux density and source structure and study their variability on daily time scales. In addition to the VLBI monitoring of the Galactic Center, we present in Chapter 5 results of multi-epoch multi-frequency VLBI observations of the blazar nrao 530. NRAO 530 is an optically violent variable (OVV) source and was observed as a VLBI calibrator in our observations of Sagittarius A*. We investigate the spectral properties of jet components, their frequency-dependent position shifts, and variability of flux density and structure on daily time scales. Analysis of archival data over the last ten years allows us to study the detailed jet kinematics. Finally, a summary and future outlook is given in Chapter 6.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Nach gängigem Verständnis befinden sich in den Zentren aktiver Galaxienkerne große, sogenannte super-massive schwarze Löcher. Diese aktiven Galaxienkerne manifestieren sich als kompakte Radioquellen am Himmel. Mittels der Methode der interkontinentalen radiointerferometrischen Beobachtung (VLBI: Very Long Baseline Interferometry) bei kurzen Millimeter-Wellenängen, ergibt sich die einzigartige Möglichkeit diese Zentralregionen mit höchster Winke lauflösung zu untersuchen. In dieser Doktorarbeit werden die Ergebnisse einer interferometrischen VLBI-Untersuchung von zwei besonders prominenten kompakten Radioquellen mittels der Methode von Millimeter-VLBI vorgestellt. Bei diesen beiden Quellen handelt es sich um die Zentralquelle im Galaktischen Zentrum (Sagittarius A*, Sgr A*) und um den entfernten Quasar NRAO530. Im einleitenden Kapitel 1 dieser Arbeit wird zuerst eine allgemeine und zusammenfassende Darstellung der Aktiven Galaxienkerne (AGK, engl. AGN), und der sie beschreibenden zu Grunde liegenden theoretischen Modelle gegeben. Im zweiten Kapitel wird die kompakte Radioquellen Sgr A* im galaktischen Zentrum und der momentane Stand der wissenschaftlichen Forschung hierzu, in einer allgemeinen Übersicht zusammengefaßt. Im Kapitel 3 werden die technischen Grundlagen und die technischen Grenzen von VLBI-Beobachtungen bei Millimeter-Wellenlängen dargestellt und diskutiert. Auf Grund der relativ geringen Entfernung zur Erde, hat Sagittarius A* den größten scheinbaren Ereignishorizont-Durchmesser aller bekannten Schwarz-Loch Kandidaten, und erlaubt somit auf einmalige Weise das Schwarz-Loch Paradigma eines (aktiven) Galaxienkernes durch direkte Beobachtungen zu testen. Bedingt durch die Bildverschmierung bei langen Radiowellen durch interstellare Szintillation, ist eine direkte Kartierung des Kerns und der unmittelbaren Umgebung des Schwarzen Loches nur bei kurzen Millimeter-Wellenlängen und mit VLB I möglich. In Kapitel 4 dieser Arbeit präsentiere ich die Resultate einer neuen VLBI-Beobachtungskampagne von 10 Tagen Dauer, die Teil einer umfassenderen multi-spektralen Messkampagne auf Sgr A* im Mai 2007 war. Die VLBI Beobachtungen wurden bei drei Wellenlängen (13 mm, 7 mm, und 3 mm) durchgeführt und durch Einzelteleskop-Messungen ergänzt. Ziel dieser Beobachtungen war das Erfassen möglicher Flussdichtevariabilität und die Suche nach Variationen der Quellstr uktur mit hoher zeitlicher Auflösung auf einer Skala von Tagen. Ergänzend zum VLBI-Monitoring von Sgr A*, zeige und diskutiere ich in Kapitel 5 dieser Arbeit die Ergebnisse der 3-Frequenz-VLBI Beobachtun gen des optisch stark variablen Quasars NRAO 530 (ein OVV Blazar). Diese kompakte extragalaktische Radioquelle wurde als VLBI Kalibrator und System-Test Quelle in den oben beschriebenen VLBI Beobachtungen von Sgr A* mitbeobachtet. Die Daten erlauben eine detailierte Kartierung des Jets von NRAO530, die Untersuchung der spektralen Eigenschaften der Jet-Komponenten, die Messung einer frequenzabhängigen Positionsverschiebung, sowie die Charakterisierung der Flussdichte- und Strukturvariabilität auf einer Zeitskala von 1-10 Tagen. Ergänzt werden die hier vorgestellten Millimeter-VLBI Beobachtungen durch eine umfassende Analyse vorliegender Archiv-VLBI-Daten aus den vergangenen 10 Jahren. Damit ist ein detailiertes Studium der Jet-Kinematik über diesen Zeitraum möglich. Im letzen Kapitel (Kap. 6) fasse ich die Ergebnisse der vorangegangenen Kapitel nochmals zusammen und gebe einen Ausblick auf die mögliche zukünftige Entwicklung, besonders in Hinblick auf mm-VLBI bei noch kürzeren Wellenlängen. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Lu, Ru-Sen rslu@mpifr-bonn.mpg.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-31754
Date:	2010
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute of Physics I
Subjects:	Physics
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language mm-VLBI, Galactic, Center, Sagittarius A* (Sgr A*), NRAO 530, German mm-VLBI, Galaktischen, Zentrum, Sagittarius A* (Sgr A*), NRAO 530 English
Date of oral exam:	12 July 2010
Referee:	Name Academic Title Eckart, Andeas Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/3175