The spectral parameters of BL Lacertae objects and their gamma-ray luminosity function

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Cordeiro, Giovanna Rocha
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-29052025-183220/
Resumo: Blazars, a subclass of Active Galactic Nuclei (AGN), are among the most luminous and energetic objects in the Universe, powered by accretion onto supermassive black holes (SMBHs). In this work, we focus on the gamma-ray luminosity function (GLF) of BL Lacertae objects (BL Lacs), a type of blazar. We started by generating a synthetic catalog of BL Lacs sampling from the Luminosity-Dependent Density Evolution (LDDE) parameterization of the GLF, whose 12 parameters have been previously tuned to the Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT) first year data set. The sampling was performed by a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) and included cosmological expansion effects. To assess the impact of instrumental effects on the reconstruction of the GLF, we performed a detailed simulation of a full sky Fermi-LAT survey. This simulation, along with the subsequent analysis, was conducted using the Fermi Science Tools (Fermitools), incorporating different diffuse background components (galactic and extragalactic) and flux cuts to evaluate biases in the reconstruction of the BL Lacs parametric power-law model. Our findings indicate that higher flux cuts and longer exposure times reduces the parameters statistical uncertainties, but do not eliminate completely systematic biases, and that the presence of the Galactic component strongly influences the reconstruction quality when the spectral distribution of this diffuse background is treated as a pure power-law. We have also explored the resolution limit on the determination of the BL Lacs GLF by reconstructing the posterior distributions of the LDDE parameters using an input catalog containing the total number of objects predicted by the model in the luminosity range 10^44 erg/s - 10^52 erg/s. We find that 6 of the parameters in this optimistic scenario are already hard to constrain. Future steps include incorporating detection efficiency, reconstructing parameters using real data from the Fermi Large Area Telescope, and leveraging the upcoming observations of the planned Cherenkov Telescope Array (CTA) extragalactic survey to improve the accuracy and precision of the GLF parameterization.
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spelling The spectral parameters of BL Lacertae objects and their gamma-ray luminosity functionParâmetros espectrais de objetos BL Lacertae e sua função de luminosidade em raios gamaBL LacertaeBL LacertaeFermi Large Area TelescopeFermi Large Area Telescopefunção de luminosidade em raios gamagamma-ray luminosity functionBlazars, a subclass of Active Galactic Nuclei (AGN), are among the most luminous and energetic objects in the Universe, powered by accretion onto supermassive black holes (SMBHs). In this work, we focus on the gamma-ray luminosity function (GLF) of BL Lacertae objects (BL Lacs), a type of blazar. We started by generating a synthetic catalog of BL Lacs sampling from the Luminosity-Dependent Density Evolution (LDDE) parameterization of the GLF, whose 12 parameters have been previously tuned to the Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT) first year data set. The sampling was performed by a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) and included cosmological expansion effects. To assess the impact of instrumental effects on the reconstruction of the GLF, we performed a detailed simulation of a full sky Fermi-LAT survey. This simulation, along with the subsequent analysis, was conducted using the Fermi Science Tools (Fermitools), incorporating different diffuse background components (galactic and extragalactic) and flux cuts to evaluate biases in the reconstruction of the BL Lacs parametric power-law model. Our findings indicate that higher flux cuts and longer exposure times reduces the parameters statistical uncertainties, but do not eliminate completely systematic biases, and that the presence of the Galactic component strongly influences the reconstruction quality when the spectral distribution of this diffuse background is treated as a pure power-law. We have also explored the resolution limit on the determination of the BL Lacs GLF by reconstructing the posterior distributions of the LDDE parameters using an input catalog containing the total number of objects predicted by the model in the luminosity range 10^44 erg/s - 10^52 erg/s. We find that 6 of the parameters in this optimistic scenario are already hard to constrain. Future steps include incorporating detection efficiency, reconstructing parameters using real data from the Fermi Large Area Telescope, and leveraging the upcoming observations of the planned Cherenkov Telescope Array (CTA) extragalactic survey to improve the accuracy and precision of the GLF parameterization.Os blazares, uma subclasse dos Núcleos Ativos de Galáxias (AGN), estão entre os objetos mais luminosos e energéticos do universo, alimentados pela acreção de matéria em buracos negros supermassivos (SMBHs). Neste trabalho, focamos na função de luminosidade em raios gama (GLF) dos objetos BL Lacertae (BL Lacs), um tipo de blazar. Inicialmente, geramos um catálogo sintético de BL Lacs a partir da parametrização de Evolução da Densidade Dependente da Luminosidade (LDDE) da GLF, cujos 12 parâmetros foram previamente ajustados com base nos dados do primeiro ano do Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT). A amostragem foi realizada via Markov Chain Monte Carlo (MCMC) e incorporou os efeitos da expansão cosmológica. Para avaliar o impacto dos efeitos instrumentais na reconstrução da GLF, realizamos uma simulação detalhada de um levantamento completo do céu pelo Fermi-LAT. Essa simulação e a subsequente análise foram conduzidas com o Fermi Science Tools (Fermitools), incluindo diferentes componentes de fundo difuso (galáctico e extragaláctico) e cortes de fluxo para investigar possíveis vieses na reconstrução do modelo paramétrico de lei de potência dos BL Lacs. Nossos resultados indicam que cortes de fluxo mais elevados e tempos de exposição mais longos reduzem as incertezas estatísticas dos parâmetros, mas não eliminam completamente o viés sistemático, além de evidenciar que a presença do componente galáctico influencia significativamente a qualidade da reconstrução, sobretudo quando a distribuição espectral desse fundo difuso é modelada como uma simples lei de potência. Também exploramos os limites de resolução na determinação da GLF dos BL Lacs ao reconstruir as distribuições posteriores dos parâmetros LDDE, considerando um catálogo de entrada contendo o número total de objetos previstos pelo modelo na faixa de luminosidade 10^44 erg/s - 10^52 erg/s. Constatamos que, mesmo nesse cenário otimista, seis dos parâmetros já apresentam dificuldades para serem bem restringidos. Como perspectivas futuras, propomos a incorporação da eficiência de detecção, a reconstrução dos parâmetros utilizando dados reais do Fermi-LAT e o aproveitamento das futuras observações do levantamento extragaláctico planejado pelo Cherenkov Telescope Array (CTA), visando aprimorar a precisão e a confiabilidade da parametrização da GLF.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSantos, Edivaldo MouraCordeiro, Giovanna Rocha2025-04-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-29052025-183220/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-06-09T20:34:02Zoai:teses.usp.br:tde-29052025-183220Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-06-09T20:34:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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