Broadband radio jet emission and variability of γ-ray blazars

Aktive Galaxienkerne (engl. AGN), insbesondere die Unterklasse der Blazare, zählen zu den energetischsten Objekten des beobachtbaren Universums. Sie zeigen extreme phäno-menologische Charakteristika wie rapide Variation der Flussdichte und der Polarisation über den gesamten Spektralbereich, Bewegung mit scheinbarer Überlichtgeschwindigkeit, hohe Polarisation und eine spektrale Energieverteilung, die das gesamte Spektrum abdeckt, mit einem typischem Verlauf , der zwei Maxima im niedrigen und hohen Energiebe-reich zeigt. Die Details der Emissionsprozesse und der drastischen Variabilität sind bislang nicht vollständig verstanden. Untersuchungen der Variabilität geben Hinweise auf die Größe, Struktur, Physik und Dynamik der strahlungsemittierenden Region. Daher sind kontinuierliche AGN/Blazar-Beobachtungskampagnen von höchster Bedeutung, um den Ursprung der Energieproduktion zu verstehen. In diesem Rahmen wurde das F-gamma Programm initialisiert, in welchem seit 2007 monatlich etwa 60 von fermi identifizierte AGNs/Blazare in 12 Frequenzen zwischen 2.6 und 345GHz beobachtet werden. Für diese Doktorarbeit wurden Beobachtungen am Effelsberg-100m-Teleskop (EB) und am Pico~Valeta-30m-Teleskop (PV) in 10 Frequenzbändern von 2.64 bis 142GHz durchgeführt sowie die zugehörige Datenanalyse. Die Beobachtung von 59 Objekten in verschiedenen Frequenzen über einen Zeitraum von fünf Jahren erlaubt zum ersten Mal das detaillierte Untersuchen von Intensitätsausbrüchen (Flares) sowohl in den Lichtkurven als auch in den Spektren für eine große Anzahl von Objekten bei so hoher Zeitauflösung. Die Beobachtungssysteme und -methoden werden in dieser Arbeit vorgestellt, ebenso wie die Methoden der Datenreduktion. Die Arbeit ist in nachfolgende Kapitel unterteilt. In Kapitel 3 werden die Methoden der Datenreduktion vorgestellt, die nach der Beoba-chtung angewendeten Korrekturen, darunter Offsets der Teleskopausrichtung, Signalve-rstärkung, Sensitivitäts und spezifische weitere Korrekturen, die auf die Daten der effelsberg und Pico Veleta Systeme angewendet wurden. In Kapitel 4 werden die Methoden der Datenanalyse dargestellt, darunter die Charakterisierung der Variabilität, der Flare--Amplituden mit einer neuen Methode zur Einschät-zung der intrinsischen Standardabweichung, der typischen Flare--Zeitskalen mittels Anwendung der Strkturfunktion sowie Abschätzung der spektralen Indizes und der Maxima der spektralen Energieverteilung. In Kapitel 5 werden die Ergebnisse präsentiert, die auf der Untersuchung der 5-Jahres-Lichtkurven basieren. Die Signifikanz der Variabilität wird mittels eines x^2--Testes abgesch-ätzt sowie die Amplituden der Flares unter Verwendung der intrinsischen Variabilität der Lichtkurven und dem hier neu eingeführtem k--Index. Der k--Index erlaubt die Charakterisierung der beobachteten Variabilitätsamplituden über den gesamten Frequenzbereich und ermöglicht es somit Schranken für die Parameter verschiedener physikalischer Modelle zu finden. Des Weiteren werden Flare-Zeitskalen, Strahlungstemperatur und Doppler-Faktoren diskutiert. In Kapitel 6 werden entsprechend die Ergebnisse der Spektralanalyse dargestellt, daru-nter die Spektral-Indizes und die S_max -- ν_max Analyse. Indem das Maximum jeder spektralen Energiedichte verschiedener Objekte ermittelt wird, ist es möglich die Entwicklung eines Intensitätsausbruches in der S_max -- ν_max Ebene zu verfolgen. Dies erlaubt verschiedene physikalische Prozesse zu unterscheiden, die Ursache für dieses Verhalten sind. In Kapitel 7 werden die Ergebnisse dieser Doktorarbeit und deren Interpretation zusa-mmengefasst.