German Title: Multi-Frequenz Synchrotron-selbst-Compton Modell für das Helligkeitstemperatur Problem in den kompakten Extra-galaktischen Radioquellen

Preview

PDF, English Download (1MB) | Terms of use

Abstract

Flux variations in quasars and BL Lac objects over a time scale of a day or less suggest an extremely high brightness temperature in these sources, which cannot be explained by conventional synchrotron theory. This work addresses the issue of extreme brightness temperature by applying synchrotron theory to unconventional electron distributions. We consider a scenario in which relativistic electrons are continuously injected into the emission region. In the first approximation, we assume the electrons are monoenergetic for simplicity. This approximation is insufficient when modelling the spectrum of S5~0716+714, we therefore modified the electron injection spectrum to one which is a double power law in energy. This retains the low radio frequency spectral characteristics of monoenergetic electrons, which extends to higher frequencies as a power law. To complete the study of the intrinsic properties of synchrotron emission from monoenergetic electrons, we also examine their circular polarisation. We find that (1) electron distribution with low energy cut-off is able to generate high brightness temperature, and (2) the flat synchrotron spectrum produced by such distribution is in good agreement with that of the observed, and (3) in contrast to a power-law distribution, circular polarisation of synchrotron emission from monoenergetic electrons does not change sign.

Translation of abstract (German)

Die Beobachtung von Helligkeitsver\"anderungen in Quasaren und BL Lac Objekten auf einer Zeitskala von Tagen oder weniger, legt eine extrem hohe Helligkeitstemperatur in diesen Quellen nahe, die sich nicht ohne weiteres aus den bisherigen Standard-Synchrotrontheorie-Ans\"atzenerkl\"aren l\"asst. Diese Arbeit untersucht daher das Problem extremer Helligkeitstemperaturen im Zusammenhang der Synchrotrontheorie f\"ur unkonventionelle Elektronverteilungen. Wir betrachten dazu ein Modell, bei dem relativistische Elektronen kontinuierlich in das Emissionsgebiet injeziert werden. In einer ersten N\"aherung nehmen wir der Einfachheit halber an, dass die Elektronen mononenergetisch sind. Diese N\"aherung reicht allerdings noch nicht aus, um z.B. das Spektrum des BL Lac Objektes S5~0716+714 zu modellieren. Wir f\"uhren daher eine modifizierte Elektronverteilung ein, welche einem doppeltem Potenzgesetz in der Energie folgt. Diese ist so gew\"ahlt, dass sie die Niederfrequenz-Radio-Spektralcharakteristik monoenegetischer Elektronen erh\"alt und zu h\"oheren Frequenzen hin einem Potenzgesetz folgt. Zur vollst\"andigen Analyse der intrinsischen Synchrotronemission monoenergetischer Elektronen untersuchen wir au{\ss}erdem die zirkularen Polarisationseigenschaften. Unsere Arbeit zeigt, dass entprechende Elektronverteilungen mit einer Niederenergie-Grenze durchaus in der Lage sind, (1) das Problem der hohen Helligkeitstemperaturen zu l\"osen und (2) den beobachteten, flachen Spektralverlauf erfolgreich zu erkl\"aren, und dass (3) die zirkulare Polarisation der Synchrotronstrahlung monoenegetischer Elektronen, im Gegensatz zu Potenzgesetz-Verteilungen, das Vorzeichen nicht wechselt.