The TeV AGN Portfolio: extending Fermi LAT analysis into the CTA realm

Il cielo extragalattico nei raggi gamma è completamente dominato da galassie attive, dove per attive si intende che una significante parte di energia emessa non è generata dalle usuali componenti delle galassie: stelle, gas e polveri interstellare. Ogni galassia attiva è una sorgente altamente energetica, variabile e molto compatta associata a un buco nero supermassiccio che si trova al centro del sistema. In questi oggetti è il nucleo, il cosiddetto motore centrale, ad essere la fonte di energia, da qui deriva il nome di Nucleo Galattico Attivo (AGN). Soltanto circa l’uno per cento delle galassie conosciute sono AGN e di queste, circa il dieci per cento degli AGN sono caratterizzati da un potente getto composto da radiazione e materia. Data la forte anisotropia di questi oggetti molte delle loro proprietà osservative sono dovute al punto di vista, in particolar modo dall’orientazione del getto rispetto all’osservatore. Nel modello unificato degli AGN, i blazar hanno un ruolo centrale per l’Astrofisica dei raggi γ, interpretati come galassie attive osservate in direzione del getto relativistico. La loro emissione risulta dominata da effetti relativistici che accelerano i fotoni osservati ad energie estreme. Questo ha indotto a credere che tali oggetti potessero essere importanti sorgenti di raggi γ. A conferma di ciò, il Large Area Telescope (LAT), lanciato in orbita a bordo del satellite Fermi Gamma-ray Space Telescope, che opera nell’intervallo di energie 20 MeV − 300 GeV, ha permesso di raffinare il modello descrittivo dei blazar portando ad una maggiore comprensione dei meccanismi che ne sono alla base. Allo stesso tempo, i risultati ottenuti grazie al LAT hanno portato anche scoperte del tutto inaspettate, così da rimettere in discussione alcuni fondamenti del modello degli AGN. Gli strumenti in grado di studiare energie ancora più elevate di quelle monitorate dal LAT (generalmente sopra i 100 GeV), sono i telescopi Imaging Atmospheric Cherenkov (IAC, in particolare MAGIC, HESS and VERITAS). Il beneficio che può derivare dalla sinergia di questi strumenti con il LAT è stato evidente sin dalla prima pubblicazione riguardante la sorgente PKS 2155−304 (Aharonian et al., 2009a). Per di più, notevoli progressi saranno raggiunti quando Cherenkov Telescope Array (CTA) diverrà operativo. Questo strumento infatti sarà in grado di studiare un intervallo di energie più esteso rispetto ai precendeti esperimenti IAC, osservando per la prima volta alcune bande di frequenze e in particolare con una sensibilità maggiore. Inoltre CTA osserverà in parte lo stesso spettro di frequenze del LAT permettendo per la prima volta osservazioni simultanee tra le due tipologie di strumenti. Questa Tesi presenta uno studio approfondito di osservazioni di blazar nella banda γ effettuate con il LAT accompagnate da dati multifrequenza, strumento indispensabile per lo studio di questi oggetti. Nella prima parte verranno discusse osservazioni simultanee di blazar osservati ad energie del TeV, simultaneamente dal LAT e da MAGIC. La sinergia di questi due strumenti infatti permette di osservare l’emissione γ dei blazar senza soluzione di continuità, cosa che in futuro si prevede di estendere a CTA. Nella seconda parte della Tesi verranno discussioni dei blazar estremamente luminosi osservati da Fermi nei primi 3.5 anni di operazioni in uno stato di alta emissione (flare). Questi oggetti, caratterizzati da estreme condizioni, costituiscono meno del 10% di tutte le sorgenti rilevate da Fermi, incluse nel secondo catalogo. Le carattestiche generali di questi oggetti verranno presentate e confrontate con quelle delle sorgenti del secondo catalogo Fermi. Inotre verranno anche discusse in luce delle precedenti osservazioni condotte da EGRET nella banda γ. Infine, l’attenzione verrà focalizzata su uno di questi oggetti, PKS 1830+211, di particolare interesse dato che si tratta di un sistema soggetto all’effetto di lente gravitazionale.