Transcript Prążki w kwazarach

Prążki w widmach kwazarów
Bożena Czerny
CAMK
Nasza najnowsza praca:
1. Historia odkrycia kwazarów
Po II wojnie światowej
technologia wojskowa –
radary – trafiła do astronomii.
Rozkwitła radioastronomia.
W szczególności, w roku
1959 radioastronomowie z
Cambridge opublikowali
Trzeci Katalog Źródeł.
Obiekty te oznaczano:
3C + numerek
Interferometr, który posłużył do sporządzenia
katalogu 4C (Mullard radio astronomy
Observatory), UK
1. Historia odkrycia kwazarów
Obserwacje przynosiły skomplikowane obrazy emisji radiowej:
Mack
1997
et
al.
1. Historia odkrycia kwazarów
Spora część obiektów leżała na niebie tam, gdzie duże
galaktyki. Wprowadzono zatem nazwę: radiogalaktyki.
Pierwsza odkryta to Cygnus A (3C 405).
Galaktyka 3C 236 N,
obraz z HST
1. Historia odkrycia kwazarów
Niektóre źródła radiowe nie pasowały jednak do galaktyk – w
zakresie widzialnym odpowiadały im obrazy punktowe (quasistellar sources – kwazary).
3C 273 – obraz
optyczny z 4 m
teleskopu KPNO
1. Historia odkrycia kwazarów
Kwazary to jednak nie gwiazdy – odkrył to w 1963 r.
holenderski astronom Maarten Schmidt.
1. Historia odkrycia kwazarów
Maarten Schmidt badał nie obraz optyczny, ale widmo kwazara.
Na tej podstawie wysunął wniosek, że 3C 273 i inne kwazary to
obiekty leżące w odległościach kosmologicznych.
Widmo 3C
273, które
badał Maarten
Schmidt
z = 0.158
1. Historia odkrycia kwazarów
teleskop z
kliszą
fotograficzną
1. Historia odkrycia kwazarów
Współczesne amatorskie zdjęcie
teleskopem 16 cm.
1. Historia odkrycia kwazarów
Zdjęcia teleskopem HST; widać
dżet i galaktykę macierzystą.
2. Widmo promieniowania
Białe światło Słońca po przejściu przez pryzmat rozszczepia się w
tęczę. Różne barwy odpowiadają różnej długości fali.
2. Widmo promieniowania
Naprawdę po rozszczepieniu widmo promieniowania Słońca wygląda
tak: jasne w całym zakresie widzialnym, ale najbardziej w barwie
żółtej), z ciemnymi prążkami Fraunhoffera. Tak odkryto hel.
2. Widmo promieniowania
Promieniowanie ciągłe pochodzi od swobodnych elektronów
poruszających się z przyspieszeniem w polu elektrycznym jonów.
Promieniowanie liniowe pochodzi od elektronów, które są związane z
jonem i zmieniają orbitę.
2. Widmo promieniowania
Promieniowanie ciągłe pochodzi od swobodnych elektronów
poruszających się z przyspieszeniem w polu elektrycznym jonów.
Promieniowanie liniowe pochodzi od elektronów, które są związane z
jonem i zmieniają orbitę.
2. Widmo promieniowania
Z podręcznika Freedman & Kauffman
2. Widmo promieniowania
A tak wyobrażamy sobie strukturę kwazara: wg.Urry & Padovani 1995
3. Przesunięcie linii w widmie
Efekt Dopplera
Ruch emitera/absorbera światła
względem obserwatora
powoduje zmianę długości fali:
Dla małych prędkości:
z = 0.158 dla 3C 273
3. Przesunięcie linii w widmie
W widmach kwazarów linie są nieco przesunięte także względem
siebie:
• linia węgla CIV jest bardziej niebieska (ma nieco mniejsze z) niż
linie wodoru
• linie wodoru praktycznie nie są przesunięte względem linii tlenu
OIII które powstają daleko od czarnej dziury
Wiatr dyskowy
4. Poszerzenie linii
Efekt Dopplera powoduje poszerzenie linii zamiast przesunięcia, jeżeli
różne atomy emitujące poruszają się z różnymi prędkościami.
Przykład: poszerzenie termiczne
•Temperatura wodoru: około 10 000 K
• Prędkość termiczna: około 10 km/s
• Poszerzenie termiczne linii wodoru Hbeta: 0.02 nm
4. Poszerzenie linii
W przypadku kwazara 3C 273 poszerzenie nie może być termiczne:
4. Poszerzenie linii
Poszerzenie linii w dysku akrecyjnym
Linia tlenu z dysku akrecyjnego w gwiaździe symbiotycznej
– model (Lee & Kang 2007)
4. Poszerzenie linii
Nie widać efektu podwójności linii. Ale ogólna szerokość
4. Poszerzenie linii
Musi być dodatkowy składnik prędkości chaotycznej, ale
nie systematycznej, jak w wietrze.
Ale skąd wziąć tę dodatkową
prędkość? Tego nie było
wiadomo.
5. Rewerberacja: pozytywny
aspekt nieudanych badań
Rewerberacja =
opóźnienie
Kwazary i inne aktywne
galaktyki zmieniają
jasność, a jasność linii
Hbeta sþóźnia się w
stosunku do
promieniowania widma
ciągłego.
Badania miały wyjaśnić
geometrię obszaru
produkującego linię.
5. Rewerberacja
Pomiary dla każdego
obiektu zwróciły tylko
jedną liczbę: odległość
obszaru, gdzie
powstaje linia Hbeta,
od części centralnych
dysku (okolic czarnej
dziury), gdzie
powstaje widmo
ciągłe.
Heathrow – radar
5. Rewerberacja
Klęska: jedna liczba to nie mapa
Sukces: metoda pomiaru masy czarnej dziury.
R mierzy się z opóźnienia linii, v z
szerokości linii, i wylicza sie masę
czarnej dziury M. Metoda jest jednak
bardzo pracochłonna. Na szczęście
okazało się, że w monitorowanych
obiektach istnieje prosty związek między
opóźnieniem linii a jasnością widma
ciągłego danego obiektu
Bentz i in. 2009
6. Nasza praca
Wynik:
Temperatura dysku, tam
gdzie powstaje Hbeta,
jest zawsze ok. 1000 K,
niezależnie od obiektu!
6. Nasza praca
Dlaczego T=1000 K jest ważne? W takiej temperaturze może
powstawać i istnieć pył. Pył jest ważny w astronomii,
ponieważ bardzo łatwo pochłania światło widzialne, a zatem:
- może przesłaniać obiekt
Widok ku centrum
Mlecznej Drogi
6. Nasza praca
Dlaczego T=1000 K jest ważne? W takiej temperaturze może
powstawać i istnieć pył. Pył jest ważny w astronomii,
ponieważ bardzo łatwo pochłania światło widzialne, a zatem:
- może powodować wypychanie materii
Może powodować
wypychanie materii w
wyniku działania ciśnienia
promieniowania na pył.
Zdjęcie HST – asteroida
z kometarnym ogonem.
6. Nasza praca
Wcześniej wszyscy uważali, że pył znajduje się dużo
dalej, w tzw. torusie molekularno-pyłowym.
6. Nasza praca