Transcript GORUĆE TEME U ASTROFIZICI Bojan Arbutina Katedra za

GORUĆE TEME
U ASTROFIZICI
Bojan Arbutina
Katedra za astronomiju Matematičkog fakulteta
Univerziteta u Beogradu
[email protected]
• nerešeni problemi u astrofizici
• gama bljeskovi, asimetrične
supernove, gravitacioni kolaps,
maksimalna masa neutronske zvezde
(Openhajmer-Volkovljeva granica)...
• poreklo rotacije nebeskih tela,
poreklo inercije...
• “...gurnuti krupne konceptualne
probleme pod tepih i nastaviti sa
računanjem!”
• problem Sunčevih neutrina
• Seiffert et al. “Interpretation of the
Extragalactic Radio Background”
(arXiv: 0901.0559v1)
• 5 odabranih!
Supernove Ia
• SN Ia: nemaju linije H (Si II,
l = 615.0 nm), standardne
sveće, M = -19
• SN 1006, Tiho Brahe, Kepler
• termonuklearna eksplozija
belog patuljak U TDS (1D)

 1.4
O
• sudar (DD od eng. Double
Degenerate)?
• projekat SPY (ESO Supernovae Ia
Progenitors surveY (Ralph Napiwotzki
et al. 2001, 2003; Gijs Nelemans et al.
2005)
• Nearby Supernova Factory (Richard
Scalzo et al. 2010, arXiv:
1003.2217v3): SN 2007if

 2.4
O
• Marat Gilfanov & Akos Bogdan, 2010,
Nature, 463, 924 “An upper limit on
the contribution of accreting white
dwarfs to the type Ia supernova rate”
• 1D <5% u galaksijama ranog
spektralnog tipa!
Kosmičko zračenje
vrlo visokih energija
• kosmičko zračenje - otkrio Victor Hess 1912, kada je primetio da se
elektroskop u balonu mnogo brže razelektriše nego na Zemlji. Ovu pojavu
je pripisao nepoznatom “kosmičkom zračenju”. Za ovo otkriće dobio je
Nobelovu nagradu 1936.
• Sunčevo “zračenje”, galaktičko (ostaci supernovih – udarni talasi,
amplifikacija magnetnog polja, ubrzanje čestica, sinhrotronsko zračenje)
• kosmičko zračenje visokih energija – vangalaktičko?
• “Oh-My-God particle” (aluzija na “God particle”), E~1020 eV
• GZK-granica (Greisen–Zatsepin–Kuzmin) – interakcija sa mikrotalasnim
pozadinskim zračenjem (Cosmic Microwave Background, CMBR), d < 50 Mpc
• Zevatroni (Zev)
• AGN, raspad tamne materije?
SI prefiksi
faktor
ime
simbol
faktor
ime
simbol
1024
yotta
Y
10-1
deci
d
1021
zetta
Z
10-2
centi
c
1018
exa
E
10-3
milli
m
1015
peta
P
10-6
micro
µ
1012
tera
T
10-9
nano
n
109
giga
G
10-12
pico
p
106
mega
M
10-15
femto
f
103
kilo
k
10-18
atto
a
102
hecto
h
10-21
zepto
z
101
deka
da
10-24
yocto
y
• Fly’s Eye
• Akeno Giant Air Shower
Array (Agasa) – 11
“događaja” za 10 god.
• High Resolution Fly's
Eye Experiment (HiRes)
• Pierre Auger
Observatory – korelacija
sa AGN
• Fermi Gamma-ray Space Telescope
(lansiran 11. juna 2008. godine)
Gravitacioni talasi
• Opšta teorija relativnosti
– analogno slučaju ubrzanih
naelektrisanih tela koja emituju elektromagnetne
talase, ubrzana masivna tela emituju gravitacione talase
• dvojni pulsar PSR B1913+16 – otkrili Russell Hulse &
Joseph Taylor, Jr. 1974 godine. Za ovo otkriće dobili su i
Nobelovu nagradu 1993.
• direktna detekcija (Joseph Weber 1970-tih?)
- amplituda
- frekvencija = 2x orbitalna frekvencija
- masa “cvrkuta” (eng. chirp)
• nekoliko projekata je u toku: LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave
Observatory), GEO600, TAMA300 i VIRGO, ili u pripremi (LIGO2, LISA – Laser
Interferometer Space Antenna).
• dvojne neutronske zvezde (gama bljeskovi), crne rupe (~1 kHz)?
LIGO
Virgo
LISA
(planirana za 2018, Lisa
Pathfinder - jun 2011. god)
Rejonizacija
• Veliki prasak (Big Bang),
pre oko 13.7 milijardi
godina!
• Plankova era
 P
~
hG
- 43

1
0
s
5
c
• prva tri minuta
• primordijalna nukleosinteza
• rekombinacija ~ 380 000
god. (z ~1100) - CMBR
• “Mračni srednji vek”
(Dark Ages)
• “Renesansa”, formiranje
strukture, prve zvezde,
prve galaksije
• rejonizacija!
• Kada se odigrala?
• QSO: Ly-a šuma, GunnPetersonov efekat – kraj
rejonizacije
• Sloan Digital Sky Survey (SDSS):
z~6
• Wilkinson Microwave Anisotropy
Probe (WMAP) – anizotropije CMBR
(sekundarne, nakon rekombinacije,
usled rasejanja na slob. e-):
11<z<30 (korekcija: 7<z<11)
• HI, l=21 cm (LOFAR, SKA)
• Šta su izvori?
• AGN, QSO, kakva je funkcija
raspodele, da li ih ima dovoljno?
• prve zvezde (Pop III, supermasivne, super-luminozne),
hipernove (ili pair instability SN)?
Tamna materija
i tamna energija
• deo istog problema?
• tamna materija (dark matter) –
prvi dokazi: rotacione krive
spiralnih galaksija
• nagovestio Fritz Zwicky 1934.
(“nedostajuća masa” u jatima
galaksija), najzaslužnija za otkriće
Vera Rubin (1970-tih)
• vrela, topla ili hladna (HDM,
WDM, CDM)
• neutrini, MACHO, crne rupe,
braon patuljci
• nebarionska: axions, WIMPs, …
• MOND!
• VIRGOHI21, M/L~1000, dark
galaxy; ultra-slabi sateliti Mlečnog
puta otkriveni 2007 (Keck)
• gravitaciona sočiva, sudari
galaksija
Bullet cluster, 1E 0657-556
(HST, Chandra)
vreo gas + tamna materija
• tamna energija = kosmološka konstanta?
• Fridmanove jednačine (Fridmanovi
modeli, 1920-tih)
• Hablova posmatranja – širenje svemira,
Ho, qo>0
• High-z Supernova Team (Adam Riess et
al. 1998), Supernova Cosmology Project
(Saul Perlmutter et al. 1999), Boomerang
(1990-tih) – ubrzanje svemira, qo<0
• energija vakuuma, negativni pritisak
• EL / Evac ~ 10-120 ?
• skalarno polje (kvintesencija, fantomska
energija)
de Sitter-ov
univerzum
• WMAP, SDSS (primarne anizotropije
CMBR, barionske akustične oscilacije
(BAO) - raspodela galaksija)
• Supernova Legacy Survey (Gemini, VLT,
Keck), Higher-z Supernova Team (HST)
• LCDM-model
• Kowalski et al. (2008) – “Union”
• Amanullah et al. (arXiv: 1004.1711v1)
– “Union2”
LISA
SNAP (planiran pre 2020)
Plank (lansiran 14. maja 2009)
• Plank, SNAP, LSST, Pan-STARRS…
HVALA NA PAŽNJI !