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AbstractAbstract
[en] Blazars are known for their variability on a wide range of timescales at all wavelengths; and their classification (into flat spectrum radio quasars, low-, intermediate- or high-frequency-peaked BL Lac; FSRQ1, LBL, IBL, HBL) is based on broadband spectral characteristics that do not consider the source being at, possibly, different states of activity. Recently, it was proposed that blazars could be classified according to the kinematics of their radio features. Most studies of TeV γ-ray blazars focus on short timescales, especially during flares, due to the scarcity of observational campaigns or due to the relatively young existence of specialized, sensitive enough detectors. With a decade of observations from the Fermi-LAT and VERITAS, I present an extensive study of the long-term multi-wavelength variability of the blazar 1ES 1215+303 from γ-rays to radio. This unprecedented data set reveals multiple strong γ-ray flares and a long-term increase in the γ-ray and optical flux baseline of the source over the ten-year period, which results in a linear correlation between these two energy bands over a decade. Typical HBL behaviors are identified in the radio morphology of the source. However, analyses of the broadband spectral energy distribution at different flux states of the source, unveil an extreme shift in energy of the synchrotron peak frequency from IR to soft X-rays; indicating that the source exhibits IBL characteristics during quiescent states and HBL behavior during high states. A two-component synchrotron self-Compton model is used to describe this dramatic change. A detailed framework of the analysis of the data from the Fermi-LAT instrument is provided, and could serve as a guideline for researchers interested in this field. I present the thorough efforts that were employed in validating the methods used and the sanity checks that were performed on the results obtained. A description of the higher-level analyses are provided, including the flare-selection algorithms, the search for harder-when-brighter behavior in the Fermi-LAT data, the multi-wavelength cross-correlation and variability analysis, the search for trends, log-normality and variability, the characterization of flares and of the spectral energy distributions, and the search for simultaneous Fermi-LAT - VERITAS observations. These are the heart of this PhD work. The different methods applied and presented in this work provide a complete and detailed panorama of the intricate nature of this blazar, and possibly even challenge our current classification scheme. Moreover, this work provides an illustration of the type of long-term analyses that future imaging atmospheric instruments, such as the Cherenkov Telescope Array, will not only allow but potentially improve. (author)
[fr]
Les blazars sont connus pour leur variabilite sur une large gamme d'echelles de temps a toutes les longueurs d'onde; et leur classification (en quasars radio a spectre plat, BL Lac a basse frequence crete, intermediaire ou haute frequence; FSRQ, LBL, IBL, HBL) est basee sur des caracteristiques spectrales a large bande qui ne considerent pas la source comme etant, eventuellement, dans differentes etats d'activite. Recemment, il a ete propose de classer les blazars en fonction de la cinematique de leurs caracteristiques radio. La plupart des etudes sur les blazars a rayons gamma TeV se concentrent sur des echelles de temps courtes, en particulier pendant les eruptions, en raison de la rarete des campagnes d'observation ou de l'existence relativement recente de detecteurs specialises suffisamment sensibles. Avec une decennie d'observations du Fermi-LAT, VERITAS, je presente une etude approfondie de la variabilite a long terme multi longueurs d'onde du blazar 1ES 1215+303, des rayons gamma a la radio. Cet ensemble de donnees sans precedent revele de multiples eruptions de rayons gamma fortes et une augmentation a long terme de la ligne de base des rayons gamma et du flux optique de la source sur une periode de dix ans, ce qui se traduit par une correlation lineaire entre ces deux bandes d'energie sur cette periode. Des comportements HBL typiques sont identifies dans la morphologie radio de la source. Cependant, des analyses de la distribution d'energie spectrale a large bande a differents etats de flux de la source, revelent un deplacement extreme de l'energie de la frequence de crete de l'emission synchrotron de l'IR aux rayons X mous; indiquant que la source presente les caracteristiques IBL pendant les etats de repos et le comportement HBL pendant les etats eruptifs. Un modele synchrotron self-Compton a deux composantes est utilise pour decrire ce changement spectaculaire. Un cadre detaille de l'analyse des donnees de l'instrument Fermi-LAT est fourni et pourrait servir de guide aux chercheurs interesses par ce domaine. Je presente les efforts approfondis de validation des methodes utilisees et les controles d'integrite des resultats effectues. Une description des analyses de niveau superieur est fournie, comme la selection des eruptions et la recherche d'un comportement plus-dur-quand-plus-lumineux dans les donnees de Fermi-LAT, l'analyse de correlation croisee et de variabilite a plusieurs longueurs d'onde; la recherche de tendances, log-normalite et variabilite, la caracterisation des eruptions et des distributions spectrales d'energie, et la recherche d'observations Fermi-LAT - VERITAS simultanees. C'est le coeur de ce travail de doctorat. Les differentes methodes appliquees et presentees dans ce travail fournissent un panorama complet et detaille de la nature complexe de ce blazar et peuvent meme remettre en question notre systeme de classification actuel. De plus, ce travail fournit une illustration du type d'analyses a long terme que les futurs instruments d'imagerie atmospherique, tels que le Cherenkov Telescope Array (CTA), non seulement permettront mais pourraient meme ameliorer. (auteur)Original Title
De nouvelles perspectives sur la nature des blazars a partir d'une decennie d'observations a multi longueurs d'onde: Decouverte d'un tres grand decalage de la frequence de crete du synchrotron, des correlations de flux optique-gamma a long terme et d'une tendance a la hausse du flux dans le BL Lac 1ES 1215+ 303
Primary Subject
Source
24 Feb 2020; 171 p; 230 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These de doctorat de l'Institut Polytechnique de Paris, Specialite: Astrophysique
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
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INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue