Doutorado: Estudos da estrutura e evolução de jatos em núcleos ativos de galáxias usando técnicas de interferometria de longa linha de base

Data: 
21/09/2017 - 09:00
Local: 
Sala 15 do IAG (Rua do Matão, 1226, Cidade Universitária)


Defesa de tese de doutorado
Aluno: Juliana Cristina Motter
Programa: Astronomia
Título: Estudos da estrutura e evolução de jatos em núcleos ativos de galáxias usando técnicas de interferometria de longa linha de base

Comissão julgadora
1) Profa. Dra. Zulema Abraham – IAG/USP
2) Profa. Dra. Vera Jatenco Silva Pereira –IAG/USP 
3) Prof. Dr. Rodrigo Nemmen da Silva –IAG/USP
4) Prof. Dr. Anderson Caproni –UNICSUL/São Paulo-SP
5) Prof. Dr. Rogemar André Riffel –UFSM/Santa Maria-RS
 
 
Resumo
A natureza dos jatos relativísticos ejetados pelos AGNs é um problema fundamental em Astrofísica. Modelos teóricos da formação de jatos invocam a presença de campos magnéticos associados ao objeto compacto central do AGN, e os jatos devem se originar através de algum processo que envolve a extração de energia da rotação do buraco negro (Blandford & Znajek 1977) ou do disco de acreção (Blandford & Payne 1982). O acoplamento do material do disco em rotação com as linhas de campo magnético poderia originar uma estrutura helicoidal do campo, cuja componente toroidal agiria na colimação do fluxo relativístico. O avanço das técnicas de VLBI revelou a aparência não homogênea dos jatos de AGNs e mostrou que eles são constituídos por um núcleo estacionário brilhante e uma série de `nós' ou componentes que se distanciam dele com velocidades, às vezes, aparentemente superluminais. Tais velocidades são explicadas se as estruturas se propagam num jato relativístico que forma um ângulo pequeno com a linha de visada. A direção de ejeção dessas componentes, tanto no plano do céu quanto na linha de visada, pode variar de uma componente para outra num mesmo jato, mas ainda há controvérsia quanto ao movimento balístico dessas componentes.
Na faixa do rádio, os jatos de AGNs são detectados devido à radiação síncrotron que eles emitem indicando a presença de elétrons relativísticos acelerados por campos magnéticos locais.  O objetivo deste trabalho é utilizar observações de VLBI para obter informações sobre o grau de ordenamento e direção do campo magnético que dá origem à radiação síncrotron observada e estudar a cinemática do jato de AGNs em escalas de parsecs.
Na presença de campos magnéticos toroidais ou helicoidais associados a estes AGNs e suas vizinhanças, gradientes transversais nas medidas de rotação Faraday observadas são esperados devido à mudança sistemática da componente do campo magnético na linha de visada ao longo do jato. 
Na primeira parte deste trabalho apresentamos mapas de intensidade total, polarização linear, grau de polarização e rotação Faraday construídos a partir de dados obtidos com o VLBA em quatro comprimentos de onda na faixa de 18-22 cm para seis AGNs: OJ287, 3C279, PKS1510-089, 3C345, BLLac e 3C454.3. Estas observações mapeiam distâncias de até dezenas de parsecs a partir no núcleo estacionário visto nas imagens de VLBI, além de serem convenientes para estudos de rotação Faraday devido a semelhança das estruturas observadas nos diferentes comprimentos de onda. Identificamos gradientes transversais de medidas de rotação Faraday monotônicos e estatisticamento significantes nos jatos de quatro das seis fontes estudadas, com significâncias estatísticas entre 2.5σ e 4.4σ. Três fontes (PKS1510-089, BLLac e 3C454.3) possuem gradientes transversais de medidas de rotação com significâncias estatísticas maiores que 3σ; o gradiente transversal no jato de 3C345 tem significância igual a 2.5σ e também é estatisticamente significante já que seu tamanho é pelo menos duas vezes maior que o do feixe na direção do gradiente. Detectamos uma tentativa de gradiente no jato de OJ287. A detecção destes gradientes transversais indica a presença de campos magnéticos variáveis que podem estar associados com campos helicoidais vinculados aos jatos.
As componentes discretas vistas nos mapas de VLBI são interpretadas como ondas de choque que se propagam ao longo do jato (Blandford & Konigl 1979). O monitoramento destas estruturas depende da identificação correta das componentes ao longo de sucessivas épocas de observação. Existem vários procedimentos para monitorar as componentes, geralmente aproximadas por gaussianas bidimensionais. Porém, esses procedimentos podem ser subjetivos dependendo das condições iniciais. Na segunda parte deste trabalho usamos o método Cross-entropy seguindo a metodologia apresentada por Caproni et al. (2011) modificada para incluir o uso do método de convolução para feixes elípticos de Wild (1970) para modelar ~100 imagens de domínio público do jato do quasar 3C279 obtidas pelo VLBA em 15 GHz entre 28/07/1995 e 19/06/2010. Identificamos 19 componentes distintas no jato que se distanciam balisticamente do núcleo estacionário com velocidades superluminais entre 5.5c< βobs <22.5c ao longo de ângulos de posição no plano do céu entre 216.4°< η <245.9°. A comparação entre os nossos resultados e análises da cinemática do jato de 3C279 apresentadas por outros autores mostrou que em vários casos onde as componentes aparentam seguir trajetórias curvas no plano do céu ou aparentam sofrer acelerações podem ser explicados pela sobreposição de distintas componentes com velocidades diferentes. E finalmente, encontramos que nossa proposta para o cenário cinemático para o jato em escalas de parsecs do quasar 3C279 é corroborada pela associação entre a ejeção de várias das componentes superluminais identificadas em nosso trabalho e a ocorrência de flares na banda-R reportados na literatura.