High-energy-neutrino production in high-redshift blazars
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3137051Utgivelsesdato
2024Metadata
Vis full innførselSamlinger
- Institutt for fysikk [2677]
Sammendrag
Oppdagelsen av en astrofysisk nøytrinofluks av IceCube Neutrino Observatory motivererjakten på sterke protonakseleratorer som kan produsere nøytrinoer gjennom vekselvirkningermellom høyenergiske protoner og fotoner. Blåsarer, i kraft av å være noen av universetsmest lyssterke strålekilder, kan være svaret. I et forsøk på å finne en sammenhengmellom blåsarer og astrofysiske nøytrinoer, lager denne oppgaven en teoretisk prognose fornøytrinofluksene til et utvalg blåsarer. Dette gjøres ved å lage leptohadroniske modellerav de 19 blåsarene som ble analysert i Ghisellini et al. (G11). Disse blåsarene er blant dekraftigste i universet når det kommer til jetstrålenes effekt og tilvekstskivenes luminositet.Dette kan potensielt gjøre dem til kraftige nøytrinokilder. Den leptoniske modellen tarutgangspunkt i den leptoniske modellen til G11 men med tilføyelsen av et injisert pro-tonspektrum. Protonspekterets luminositet bestemmes slik at protonenes bidrag til dentotale energifluksen ikke påvirker samsvaret med dataene fra G11. Oppdatert data fraFermi-LAT, tas i betraktning når modellens kvalitet vurderes. Nøytrinofluksens prognosesammenliknes med flukssensitiviteten til IceCube-observatoriet, samt de framtidige an-tatte flukssensitivitetene til IceCube-Gen2 og KM3NeT/ARCA.En kommer fram til at av de 19 blåsarene analysert her, er det de tre ved navn 4C+01.02,TXS 0322+222 og PKS 0458-02 som produserer nøytrinoflukser som kan være sterkenok til å kunne oppfattes i løpet av IceCube-Gen2s første 15 år. For modellen i denneoppgaven når nøytrinofluksen toppen for energier høyere enn 1 PeV. The discovery of an astrophysical neutrino flux by the IceCube Neutrino Observatorymotivates the search for strong proton accelerators that can produce neutrinos throughinteractions between high-energy protons and photons. Blazars, being some of the mostluminous sources of radiation in the Universe, could be the answer. Attempting toestablish a connection between blazars and astrophysical neutrinos, this thesis makesa theoretical prediction of the neutrino fluxes of a selection of blazars. This is done bymaking leptohadronic models of the 19 blazars studied in Ghisellini et al. (G11). Theseblazars are among the most powerful in the Universe in terms of jet power and accretiondisk luminosity, potentially making them strong neutrino emitters. The leptonic model isbased on the leptonic model in G11 but with the addition of an injected proton spectrum.The proton spectrum luminosity is set at a level where its contribution to the energy flux issubdominant. Updated Fermi-LAT data are also considered when evaluating the qualityof the model. The predicted neutrino flux is compared to the flux sensitivity of IceCube,along with the predicted future flux sensitivities of IceCube-Gen2 and KM3NeT/ARCA.It is found that out of the 19 blazars studied, the three named 4C+01.02, TXS 0322+222and PKS 0458-02 produce neutrino fluxes that may be detectable within the first 15 yearsof IceCube-Gen2. For the model in this thesis, the neutrino fluxes peak at energies largerthan 1 PeV.