Galaktyki aktywne. (,,galaktyki o aktywnych jądrach'') (,,aktywne jądra galaktyk'') ( active galactic nuclei =AGN)

Podobne dokumenty
Galaktyki aktywne I. (,,galaktyki o aktywnych jądrach'') (,,aktywne jądra galaktyk'') ( active galactic nuclei =AGN)

Galaktyki aktywne II. Przesłanki istnienia,,centralnego silnika'' Dyski akrecyjne Czarne dziury

Galaktyki aktywne III. Przesłanki istnienia,,centralnego silnika'' Dyski akrecyjne Czarne dziury

Wszechświat: spis inwentarza. Typy obiektów Rozmieszczenie w przestrzeni Symetrie

ANALIZA OBSERWACYJNA GORĄCEJ PLAMY RADIOŹRÓDŁA PICTOR A W SZEROKIM ZAKRESIE WIDMA

Budowa Galaktyki. Materia rozproszona Rozkład przestrzenny materii Krzywa rotacji i ramiona spiralne

Wstęp do astrofizyki I

Galaktyka. Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Rozciągłe obiekty astronomiczne

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Wykład Budowa atomu 1

1100-3Ind06 Astrofizyka

Ekspansja Wszechświata

Promieniowanie 21 cm rys i narracja: Struktura nadsubtelna atomu wodoru Procesy wzbudzenia Widmo sygnału z całego nieba Tomografia 21 cm Las 21 cm

Rozmycie pasma spektralnego

Fizyka jądrowa z Kosmosu wyniki z kosmicznego teleskopu γ

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Metody badania kosmosu

Emisja blazarów w wysokoenergetycznym zakresie promieniowania gamma

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Kwantowe własności promieniowania, ciało doskonale czarne, zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne.

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Supermasywne czarne dziury

Zderzenia. Fizyka I (B+C) Wykład XVI: Układ środka masy Oddziaływanie dwóch ciał Zderzenia Doświadczenie Rutherforda

Słowniczek pojęć fizyki jądrowej

Optyka kwantowa wprowadzenie. Początki modelu fotonowego Detekcja pojedynczych fotonów Podstawowe zagadnienia optyki kwantowej

Rozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni. Dla próżni równania Maxwella w tzw. postaci różniczkowej są następujące:

Przejścia promieniste

Analiza spektralna widma gwiezdnego

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Atmosfera ziemska w obserwacjach promieni kosmicznych najwyższych energii. Jan Pękala Instytut Fizyki Jądrowej PAN

Promieniowanie nietermiczne galaktyk.

Światło fala, czy strumień cząstek?

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Zderzenie galaktyki Andromedy z Drogą Mleczną

Supermasywne czarne dziury

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

Cząstki elementarne z głębin kosmosu

Promieniowanie X. Jak powstaje promieniowanie rentgenowskie Budowa lampy rentgenowskiej Widmo ciągłe i charakterystyczne promieniowania X

Wpływ pól magnetycznych na rotację materii w galaktykach spiralnych. Joanna Jałocha-Bratek, IFJ PAN

Podstawy fizyki wykład 8

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Czarne dziury. Grażyna Karmeluk

Zjawisko Comptona i dwufazowość akreującego ośrodka

Ewolucja galaktyk. Agnieszka Pollo Instytut Problemów Jądrowych Warszawa Obserwatorium Astronomiczne UJ Kraków

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Magnetar to młoda, szybko wirująca gwiazda neutronowa o ogromnym polu magnetycznym, powstała z wybuchu supernowej. Na skutek ogromnych naprężeń

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

oraz Początek i kres

Wykład 10 - Charakterystyka podstawowych systemów gwiazdowych: otoczenie Słońca, Galaktyka, gromady gwiazd, galaktyki, grupy i gromady galaktyk

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.2, Optyka, termodynamika, fale / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7. Warszawa, 2014.

FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor.

III. EFEKT COMPTONA (1923)

Synteza jądrowa (fuzja) FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

Wszechświat w mojej kieszeni. Wszechświat mgławic. Grażyna Stasińska. Nr. 1. Obserwatorium paryskie ES 001

Fale elektromagnetyczne to zaburzenia pola elektrycznego i magnetycznego.

Widmo promieniowania

Klasyfikacja galaktyk aktywnych

Galaktyki i Gwiazdozbiory

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

SPRAWDZIAN NR 1. wodoru. Strzałki przedstawiają przejścia pomiędzy poziomami. Każde z tych przejść powoduje emisję fotonu.

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

TEORIA PASMOWA CIAŁ STAŁYCH

Model oscylatorów tłumionych

Zaburzenia periodyczności sieci krystalicznej

Efekt Dopplera. dr inż. Romuald Kędzierski

Teoria ewolucji gwiazd (najpiękniejsza z teorii) dr Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny Uniwersytetu Wrocławskiego

Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych

Własności optyczne półprzewodników

Fizyka 1 Wróbel Wojciech

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Życie rodzi się gdy gwiazdy umierają

Ćwiczenie 12 (44) Wyznaczanie długości fali świetlnej przy pomocy siatki dyfrakcyjnej

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Stara i nowa teoria kwantowa

Gwałtowne rozbłyski wokół czarnej dziury

p.n.e. Demokryt z Abdery. Wszystko jest zbudowane z niewidzialnych cząstek - atomów (atomos ->niepodzielny)

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

Zorza polarna- zjawisko świetlne obserwowane w górnej atmosferze w pobliżu biegunów

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

Ewolucja w układach podwójnych

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Kwantowa natura promieniowania

Metody wyznaczania masy Drogi Mlecznej

Kosmografia. czyli rozkład obiektów w przestrzeni

Podstawy fizyki kwantowej

Przykłady: zderzenia ciał

Dane o kinematyce gwiazd

GŁÓWNE CECHY ŚWIATŁA LASEROWEGO

II. WYBRANE LASERY. BERNARD ZIĘTEK IF UMK /~bezet

n n 1 2 = exp( ε ε ) 1 / kt = exp( hν / kt) (23) 2 to wzór (22) przejdzie w następującą równość: ρ (ν) = B B A / B 2 1 hν exp( ) 1 kt (24)

OPTYKA. Leszek Błaszkieiwcz

Transkrypt:

Galaktyki aktywne (,,galaktyki o aktywnych jądrach'') (,,aktywne jądra galaktyk'') ( active galactic nuclei =AGN)

System klasyfikacji Hubble a (1936)

Galaktyki normalne / zwyczajne -różnoraka morfologia (sferoida/dysk) -promieniowanie: suma przyczynków od gwiazd, oświetlanego gazu, produktów ewolucji -dominuje IR-Opt-UV -prędkości: kilkaset km/s (typowo)

Radiogalaktyki optycznie: zwykle eliptyczne, osobliwe eliptyczne radiowo: rozległe (znacznie większe od obrazu optycznego mln lat św.) promieniujące struktury przynajmniej dla silnych radiogalaktyk dominuje podwójna struktura: źródła promieniowania radiowego znajdują się (symetrycznie) po dwóch stronach galaktyki. (Często połączone z centrum galaktyki widocznymi w radio strugami)

Struktura radiowa (na czerwono) towarzyszy galaktyce spiralnej 0313-192 Credit: NASA, NRAO/AUI/NSF and W. Keel

NGC 6251

NGC 4486/M87 (E0)

Procesy fiz. w aktywnych jądrach Jak powstaje promieniowanie radiowe? Jak możliwa jest,,nadświetlna ekspansja''? Czy są inne argumenty na rzecz wysokich prędkości? Co zasila obłoki promieniujące radiowo?

Promieniowanie radiowe Cieplne? (związane z cieplnymi ruchami atomów i in. cząstek) Gdyby przyjąć, że promieniowanie w dziedzinie radiowej jest cieplne, to dla wielu radioźródeł otrzymalibyśmy absurdalnie wysoką ocenę temperatury:

Promieniowanie radiowe Cyklotronowe? (wywołane przez ruch naładowanych cząstek niskiej energii w polu magnetycznym) Problem: typowym częstotliwościom promieniowania radiogalaktyk (5 GHz) odpowiada pole tysięcy gaussów (dziesiętne tesli), spotykane w niewielkich obszarach (Jowisz, niektóre białe karły) ale nie w skali galaktyk.

Promieniowanie radiowe Synchrotronowe? (związane z ruchem naładowanych cząstek b. wysokich energii w polu magnetycznym) Cząstki są relatywistyczne, co modyfikuje obraz w wielu miejscach. Np częstość kołowa ruchu wokół linii B spada o czynnik gamma. Promieniowanie docierające do obserwatora jest bardzo dalekie od fali sinusoidalnej z powodu efektów kinematycznych.

Promieniowanie synchrotronowe

Promieniowanie synchrotronowe

Promieniowanie synchrotronowe,,produkcja'' fotonów przez elektrony w silnym polu magnetycznym

Relatywistyczne cząstki: produkcja Nierelatywistyczna piłka do tenisa zwiększa swoją prędkość dzięki uderzeniu. Relatywistyczne cząstki,,mnożą'' swoją energię (pęd) w zderzeniu z niejednorodnością plazmy. (Częściej,,wpadają na'' niż,,są doganiane'', więc większość czynników >1, netto mamy przyspieszanie. Jest to proces Fermiego II rodzaju) Im więcej rozproszeń nastąpi (czynnik probabilistyczny) tym większa ostateczna energia. Stąd widmo potęgowe.

Relatywistyczne cząstki: produkcja Struga namagnetyzowanej plazmy,,przebija się'' przez osrodek międzygalaktyczny. W okolicy gorącej plamy powstają relatywistyczne elektrony, a wypadkowe widmo synchrotronowe jest,,plaskie''. Dalej od plamy, gdzie elektrony docierają w drodze dyfuzji, w skończonym czasie, elektrony najwyższych energii nie są już obecne, a widmo staje się,,strome''.

,,Nadświetlna'' ekspansja Przy danym czynniku Lorentza beta, pozorna prędkość jest maksymalna dla cos(theta)=beta. O ile beta>sqrt(1/2), istnieje pewien zakres Theta, dla ktorych obserwujemy pozorną prędkość>c!

Asymetria strug Na ogół jedna ze strug oddala się a druga przybliża do obserwatora Natężenie promieniowania ze zbliżającego się źródła jest wyższe Gdyby v<<c, efekt byłby niezauważalny===> prędkości strug są wysokie (rzędu c)

Energia promieniującego obłoku Używając warunku ~ekwipartycji energii można ocenić minimalną energię zmagazynowaną w obłoku pozwalającą mu promieniować w obserwowany sposób. Dla silnej radiogalaktyki Cygnus A mamy: Te wartości pola i czynnika gamma są reprezentatywne.

Centralne źródło energii Obłoki promieniujące radiowo nie są (w zasadzie) obserwowane w innych dziedzinach widma Energia jest do nich w sposób ciągły przekazywana za pośrednictwem strug. (Magazynowanie energii w obłokach albo wyrzucanie ich razem z zapasem energii byłoby drastycznie mniej efektywne),,produkcja'' relatywistycznych elektronów podczas oddziaływania strugi z materią obłoku daje się wytłumaczyć jako efekt wielokrotnych rozproszeń Modele powstawania strug są wciąż w stadium wstępnym

Galaktyki Seyferta wyraźne, zwarte i jasne jądro silne linie emisyjne Możliwy istotny wkład promieniowania we wszystkich dziedzinach radio - gamma względne prędkości ~tys. km/s zmienność (szybsza dla wyższych energii)

Jądro tej galaktyki spiralnej jest aktywne''

Gal. Seyferta: linie emisyjne linie dozwolone szerokie (Sy1) lub wąskie (Sy2) linie wzbronione zawsze wąskie (Sy1 i Sy2) zmiany szerokich linii opóźnione w stosunku do continuum o tygodnie miesiące linie wąskie: niezmienne

Histogramy szerokości lini Halfa dla galaktyk aktywnych wg różnych kryteriów. Bimodalność rozkładu pozwala rozróżnić obiekty o wąskich(v<1200km/s) i szerokich (V>1200 km/s) liniach emisyjnych. Wykorzystano ok. 1/8 danych SDSS r<17.77 mag (Hao et al. SDSS astro-ph/0501059)

Kwazary (QSO) optycznie: źródło punktowe = nierozdzielone (kwazi - gwiazdowe) silne linie emisyjne (właściwości linii jak dla galaktyk Seyferta) znaczące przesunięcia ku czerwieni tylko 10% QSO jest aktywnych radiowo; (choć używana selekcja QSO jako obiektów radiowych / zmiennych / rentgenowskich) wysoka moc: do ~1000x jaśniej od Galaktyki

QSO host galaxy...knud Jahnke, Max Planck, Heidelberg

z= 0.3 0.7 0.9 1.0 1.0 1.15 1.15 1.3 1.3 1.5 1.5 1.6 1.6 1.8 1.8 1.9 1.9 2.1

z=0.65 z=1.53 z=2.16 z=2.24 QSO host galaxy...knud Jahnke, Max Planck, Heidelberg

QSO w środku, gwiazda obok. Wyraźna galaktyka spiralna Credit: NASA, ESA, ESO, Frédéric Courbin & Pierre Magain

Procesy fiz. w aktywnych jądrach Skąd biorą się silne linie emisyjne? Czym różnią się Sy1/Sy2 QSO1/QSO2? Jakie jest pierwotne źródło energii?

Fotojonizacyjny model linii emisyjnych Atmosfera podgrzewana z wewnątrz / oświetlana od zewnątrz Opóźnienie zmian linii względem kontinuum Niezmienność wąskich linii emisyjnych Rola zderzeń pomiędzy atomami Związek częstości zderzeń z gęstością ośrodka Implikacje

Fotojonizacja

Fotojonizacja Wzbudzony atom może (w drodze spontanicznego przejścia elektronu na niższy poziom energetyczny) wyemitować foton; jeśli jednak wcześniej zderzy się z innym atomem, energia wzbudzenia może być zamieniona na energię kinetyczną zderzających się cząstek, co powiększa energię termiczną ośrodka. Jeśli typowy czas emisji jest krótszy od typowego czasu zderzenia, nastąpi raczej emisja. W typowych warunkach obłoku (T ~ 10^4 K) przejścia dozwolone prowadzą do emisji przy koncentracjach atomów aż do ~10^22/m^3, natomiast dla przejść wzbronionych koncentracje muszą być >8 rzędów wielkości mniejsze. Linie wzbronione mogą więc powstawać jedynie w stosunkowo rzadkich obłokach.

Szerokie / wąskie linie dozwolone Wąskie linie dozwolone NGC 1068 w świetle spolaryzowanym okazują się szerokie.

Szerokie / wąskie linie dozwolone Światło spolaryzowane pochodzi od szerokich linii dozwolonych.