Investigação de jatos relativísticos e sua emissão em altas energia por meio da análise de observações em multi-comprimenti-de-onda

• Processo: 15/13933-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2016
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2019
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Astronomia - Astrofísica Extragaláctica
• Pesquisador responsável: Elisabete Maria de Gouveia Dal Pino
• Beneficiário: Pankaj Kushwaha
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/10559-5 - Investigação de fenômenos de altas energias e plasmas astrofísicos: teoria, simulações numéricas, observações e desenvolvimento de instrumentação para o Cherenkov Telescope Array (CTA), AP.ESP
• Assunto(s): Buracos negros Jatos de partículas Raios gama Simulação numérica ASTRI Mini-Array Observatório Cherenkov Telescope Array
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: AGN jets | Black Holes | Cherenkov Telescope Array | gamma-ray emission | MHD relativistic numerical simulations | relatvistic jets | Relativistic Outflows

Resumo

Fontes astrofísicas galácticas e extragalácticas alimentadas por buracos negros possuem frequentemente jatos relativísticos (por exemplo, GRS 1915 + 105, M87,Cen A). Esses jatos relativísticos apresentam comportamentos extremos exibindo um gamade fenômenos em diferentes energias (de rádio a raio-gama em TeVs), escalas de tempo (por exemplo, exibindo variabildade de minutos a décadas) e escalas espaciais (por exemplo, exibindo jatos colimados estendendo-se até Mpc). Nas últimas décadas, um progresso significativo foi obtido na compreensão dos mecanismos de lançamento dos jatos por processos magnetohidrodinâmicos (Begelman 1995) e processos associados, através de observações e simulações numéricas (de Gouveia Dal Pino 2005). No entanto, os detalhes da formação, colimação, propagação e aceleração de partículas para energias relatvistivisticas nos jatos permanecem desconhecidos até agora. Em uma sub-classe particular de núcleos galácticos ativos (AGNs) chamados blazares, as características observacionais são dominadas pelo jato relativístico orientado com ângulos muito pequenos (<15æ) em relacao `a linha de visada do observador. Estudos dos blazares portanto, oferecem uma amostra única para investigar e compreender os processos enigmáticos associados com jatos relativisticos, bem como suas conexões com a fonte central e o ambiente circundante. Nosso objetivo neste projeto é a abordagem destas questões por meio do estudo de observações multi-comprimento de onda e modelagem teórica das distribuições de energia espectral e das curvas de luz dessas fontes. Investigaremos a natureza e a origem das emissões de alta energia (raios-X e raios-³) e dos processos fisicos que as regem através de um estudo sistemático de fontes que são bem observadas em todo o espectro eletromagnético. A modelagem espectral e temporal dos dados fornecera informações sobre as condições físicas (campo magnético, escalas espaciais, energia das partículas, etc.) dentro da região de emissão e tambem informações valiosas para a realizacao de simulações numéricas mais realistas de jatos. Além disso, esta dupla estratégia tem potencial para desvendar e restringir os processos físicos que acontecem dentro do jato, podendo fornecer novos insights sobre esses processos. Observações em raios-gama em GeV-TeV em particular, atraves dos futuros Telescope Array Cherenkov (CTA) e do seu precursor - o ASTRI CTA Mini- irao fornecer testes cruciais para nossa compreensão atual da emissão em altas energias e o conteudo material dos jatos, e aceleração de partículas nos mesmos. Neste projeto pretendemos ainda preparar propostas cientificas para o Mini-Array e o CTA, bem como auxiliar na performance de simulações Monte Carlo para determinação da melhor configuração dos arranjos. (AU)

Publicações científicas

(11)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GUPTA, ALOK C.; TRIPATHI, ASHUTOSH; WIITA, PAUL J.; KUSHWAHA, PANKAJ; ZHANG, ZHONGLI; BAMBI, COSIMO. Detection of a quasi-periodic oscillation in gamma-ray light curve of the high-redshift blazar B2 1520+31. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 484, n. 4, p. 5785-5790, APR 2019. (15/13933-0)

KUSHWAHA, PANKAJ. A Multi-Wavelength View of OJ 287 Activity in 2015-2017: Implications of Spectral Changes on Central-Engine Models and MeV-GeV Emission Mechanism. GALAXIES, v. 8, n. 1, MAR 2020. (15/13933-0)

GUPTA, ALOK C.; GAUR, HARITMA; WIITA, PAUL J.; PANDEY, A.; KUSHWAHA, P.; HU, S. M.; KURTANIDZE, O. M.; SEMKOV, E.; DAMLJANOVIC, G.; GOYAL, A.; et al. Characterizing Optical Variability of OJ 287 in 2016-2017. ASTRONOMICAL JOURNAL, v. 157, n. 3, MAR 2019. (15/13933-0)

KUSHWAHA, PANKAJ; SINHA, ATREYEE; MISRA, RANJEEV; SINGH, K. P.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.. Gamma-Ray Flux Distribution and Nonlinear Behavior of Four LAT Bright AGNs. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 849, n. 2, NOV 10 2017. (13/10559-5, 15/13933-0)

KUSHWAHA, PANKAJ; GUPTA, ALOK C.; WIITA, PAUL J.; GAUR, HARITMA; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; BHAGWAN, JAI; KURTANIDZE, O. M.; LARIONOV, V. M.; DAMLJANOVIC, G.; UEMURA, M.; et al. Multiwavelength temporal and spectral variability of the blazar OJ 287 during and after the 2015 December flare: a major accretion disc contribution. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 473, n. 1, p. 1145-1156, JAN 2018. (13/10559-5, 15/13933-0)

KUSHWAHA, PANKAJ; GUPTA, ALOK C.; MISRA, RANJEEV; SINGH, K. P.. Multiwavelength temporal variability of the blazar 3C 454.3 during 2014 activity phase. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 464, n. 2, p. 2046-2052, JAN 2017. (15/13933-0)

PAL, MAIN; KUSHWAHA, PANKAJ; DEWANGAN, G. C.; PAWAR, P. K.. Strong Soft X-Ray Excess in 2015 XMM-Newton Observations of BL Lac OJ 287. ASTROPHYSICAL JOURNAL, v. 890, n. 1, FEB 10 2020. (15/13933-0)

GUPTA, ALOK C.; MANGALAM, ARUN; WIITA, PAUL J.; KUSHWAHA, P.; GAUR, H.; ZHANG, H.; GU, M. F.; LIAO, M.; DEWANGAN, G. C.; HO, L. C.; et al. A peculiar multiwavelength flare in the blazar 3C 454.3. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 472, n. 1, p. 788-798, NOV 2017. (15/13933-0)

SHAH, ZAHIR; SAHAYANATHAN, S.; MANKUZHIYIL, NIJIL; KUSHWAHA, PANKAJ; MISRA, RANJEEV; IQBAL, NASEER. Clues on high-energy emission mechanism from blazar 3C 454.3 during 2015 August flare. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 470, n. 3, p. 3283-3299, SEP 2017. (15/13933-0)

KUSHWAHA, PANKAJ; GUPTA, ALOK C.; WIITA, PAUL J.; PAL, MAIN; GAUR, HARITMA; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; KURTANIDZE, O. M.; SEMKOV, E.; DAMLJANOVIC, G.; HU, S. M.; et al. The ever-surprising blazar OJ 287: multiwavelength study and appearance of a new component in X-rays. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 479, n. 2, p. 1672-1684, SEP 2018. (13/10559-5, 15/13933-0)

RODRIGUEZ-RAMIREZ, J. C.; KUSHWAHA, P.; DE GOUVEIA DAL PINO, E. M.; SANTOS-LIMA, R.. A hadronic emission model for black hole-disc impacts in the blazar OJ 287. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 498, n. 4, p. 5424-5436, NOV 2020. (13/10559-5, 15/13933-0, 17/12188-5)