Analisi statistica della correlazione tra flussi a diverse frequenze di blazars forti emettitori di raggi gamma

The Active Galactic Nuclei study, in the last years, has become a fundamental investigation field to find an answer to some cosmological questions and to explain extraordinary physical radiation emission processes still hard to understand. In this observing context, blazars are one of the most interesting and mysterious objects to be studied. Indeed, their emission ranges from the radio band to high energy gamma-rays, (TeV), and they emit a relativistic plasma jet along the line of sight. This last property allows for the radiation emitted from the inner part of the jet, near the AGN "central engine", a supermassive black hole with a mass more than one million times greater than the solar mass, to be studied. Thus, a multifrequency observation of the blazars emitted fluxes becomes necessary. Through the analysis of the different light curves, it is possible to explain the blazar double-bumped Spectral Energy Distribution, (SED). The SED shows two different peaks, due to, according to the most reliable theory, two different physical emission processes: 1.The low-energy component peaks from the IR band to the X-rays, arising from the synchrotron emission process generated by an accelerated electrons population in the relativistic jet; 2.The high-energy component peaks from soft gamma-rays to TeV energies and it is due to the scattering of the synchrotron emitted photons by the originating electrons population; the phenomenon is known as synchrotron self-Compton, (SSC). Other models explain the second SED component as the result of an external Compton, (EC), emission process. In the present work, the optical data sets, obtained by the WEBT-GASP network database, and the gamma light curves, obtained by the new NASA satellite FERMI-GLAST, launched on June 2008, have been analyzed for the Flat Spectrum Radio Quasar PKS 2251+158 and the BL Lac object AO 0235+164, through three different statistical analysis methodologies in order to find correlations between the two different emission bands. The optical and gamma light curves of each source have been cross-correlated through the following statistical analysis methods: -the Interpolated Cross-Correlation Function, (ICCF), studied by Gaskell & Peterson, 1987, -the Discrete Correlation Function, (DCF), studied by Edelson & Krolik, 1988, and: -the z-transformed Discrete Correlation Function, (ZDCF), an DCF improvement, studied by Alexander, 1997. These methods permitted the calculation of the highest correlation value between the two analyzed light curves, and only for the ZDCF case, the mentioned correlation value is characterized by a statistically significative uncertainty. In correspondance with the highest correlation value, it has been possible to determine a time-lag: for the source PKS 2251+158 the time-lag has always been found to be less than 1 day, supposing a delay of the gamma photons over the optical ones; for the source AO 0235+164, instead, the time-lag is about 4 days, with a gamma photons anticipation with respect to the optical ones. The results seem to show a different behaviour for the studied sources. The ZDCF appears to be the most reliable statistical analysis method to find correlations in multiwavebands light curves.

I blazars costituiscono una delle classi di studio più interessanti e misteriose, pochè la loro emissione si estende dalla banda radio alla banda dei raggi gamma di altissime energie (TeV) e poichè sono caratterizzati dalla emissione di un getto di plasma relativistico la cui direzione di propagazione è prossima alla linea di vista. Quest'ultima proprietà permette di studiare l'emissione della radiazione proveniente anche dalle parti più interne del getto. Attraverso l'analisi delle curve luce a diverse frequenze è possibile fornire una spiegazione della particolare Distribuzione Spettrale di Energia, (SED), dei blazars. In queto lavoro, i dati in banda ottica forniti dalle campagne osservative indette dal progetto WEBT-GASP e le curve luce gamma ottenute dalle osservazioni del nuovo satellite della NASA, FERMI-GLAST, sono stati analizzati attraverso differenti metodologie di analisi statistica allo scopo di scoprire eventuali correlazioni tra le emissioni nelle due differenti bande. Le sorgenti analizzate sono state il Flat Spectrum Radio Quasar PKS 2251+158 e l'oggetto BL Lac AO 0235+164. Le curve luce ottiche e gamma di tali sorgenti sono state cross-correlate con tre diversi metodi statistici: ICCF, DCF e ZDCF. I metodi utilizzati hanno permesso di determinare il valore massimo di correlazione tra le curve luce analizzate con un errore statisticamente significativo per il solo caso della ZDCF. A tale valore massimo di correlazione si è ottenuto un valore di time lag che è risulato essere al di sotto del giorno per la sorgente PKS 2251+158, con un possibile anticipo dei fotoni ottici sui gamma , e intorno ai quattro giorni, con un anticipo dei fotoni gamma sugli ottici, per la seconda sorgente AO 0235+164. I risultati ottenuti sembrano indicare un diverso comportamento di emissione per le due sorgenti in esame e hanno permesso di individuare nella ZDCF il metodo statistico più affidabile nell'individuazione delle correlazioni esistenti tra curve luce in differenti bande osservative.