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Institut für Astronomie und Astrophysik

Abteilung Astronomie

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Dissertation Michael König


Zeitvariabilität in Aktiven Galaxien

Summary.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den leuchtkräftigsten Objekten im Universum, den sog. Aktiven Galaxienkernen (AGN). Diese im Zentrum von Galaxien befindlichen Objekte erscheinen im Röntgenlicht als Punktquellen. Neben der Untersuchung des Energiespektrums der emittierten Strahlung wird im Rahmen neuerer Forschungprojekte der Röntgenastronomie das zeitliche Verhalten der beobachteten Helligkeitsschwankungen untersucht.

Die bisherigen Versuche einer Beschreibung und Klassifizierung beobachteter Variationen in den Röntgenlichtkurven Aktiver Galaxien lieferten nicht zufriedenstellende Ergebnisse. Zentrales Anliegen war daher die Frage nach der Möglichkeit einer konsistenten Quantifizierung der zeitlichen Variabilität. Durch die Anwendung einer stochastischen Modellbeschreibung im Rahmen eines linearen Zustandsraummodelles (LSSM) ist es erstmals gelungen, mit der Relaxationszeit tau des geschätzten Autoregressiven Prozesses 1. Ordnung, eine selbstkonsistente und robuste Variabiliätszeitskala zu definieren. Diese Zeitskala beschreibt die gesamte Bandbreite der sichtbaren Dynamik der Röntgenlichtkurven.

Die in der Literatur oft verwendete Abschätzung der Maximalgröße der Röntgenemissionsregion aus der schnellsten Variationszeitskala beinhaltet mögliche Fehlerquellen und sollte deshalb zur Charakterisierung nicht verwendet werden. Es wurde gezeigt, daß auch Punktquellen die beobachtete Variabiltät zwanglos erklären und zudem mit dem vermuteten Comptonisierungsprozess vereinbar sind, wohingegen eine flächenhafte Helligkeitsemission zu Widersprüchen führt. Desweiteren stellt die Zufälligkeit der AGN Beobachtung und damit die sich ergebende Zufälligkeit der beobachteten schnellsten Zeitskala keinen veritablen Weg einer Variabilitätsuntersuchung dar. Das Zustandsraummodell erfaßt nicht nur ein Detail der Lichtkurve, sondern benutzt das Zusammenwirken aller auftretenden zeitlichen Korrelationen zur Charakterisierung der AGN Variabilität.

Die vorgestellte LSSM Methodik wurde auf ein AGN Sample von Lichtkurven des Röntgensatelliten EXOSAT angewandt, das die längsten existierenden Röntgenlichtkurven beinhaltet. Hierbei wurde ein Zusammenhang zwischen der Steilheit des Photonenspektrums und der Relaxationszeit der Zeitreihe gefunden. Zeitliche und energetische Informationskanäle, die bislang meist voneinander unabhängig untersucht wurden, liefern zusammen ein konsistentes Bild des AGN Emissionsprozesses.

Auf der Empirie aufbauend, wurde im Rahmen zeitabhängiger Comptonisierungsmodelle versucht, das Emissionsszenario zu simulieren und die gefundene Relation zu reproduzieren. Zufriedenstellende Resultate verlangen eine scheibenartige Anordnung des comptonisierenden Mediums, einer Korona aus heißen Elektronen. Ein wichtiges Ergebnis dieser Simulationen ist die gefundene konstante Schichtdicke der Korona, unabhängig vom untersuchten AGN Typus.
 

Dissertation (11,53 Mb PDF file including figures)


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Last modified 08 Aug 2011
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