Взгляд на ядра активных галактик из наблюдения и теории
advertisement
Взгляд на ядра активных галактик из наблюдения и теории Профессор Алан Маршер Отделение Астрономии, Бостонский Университет, США Интернет адрес: www.bu.edu/blazars Квазары - Просто Далекие Активные Галактики Hubble Space Telescope (www.stsci.edu) Старые и Новые Взгляды: Радио-Галактика М87 Центральная черная дыра - 3-4x109 солнечных масс Спектрум газового диска в радио-галактике М87 приближающийся удаляющийся (Джунор и др.) (Форд и др.) РСДБ - Разрешение меньше миллисекунды дуги Радиогалактика 3C 111 (z=0.0485) Наблюдения с Very Long Baseline Array (VLBA), National Radio Astronomy Observatory, США Пример джета, показывающего сверхсветовое движение 5c (1-1.5 миллисек/г.) 3- Джет проходит через галактику в межгалактическое пространство, где он питает гигантские радиоуши <<лобы>> 1 мс дуги = 0.92 пк (Ho=70) Стоячее ядро миллисекунды дуги Старые и Новые Взгляды на Квазары: 3С 273 Радио, оптическое и рентгеновское изображения Традиционное оптическое изображениe РСДБ с поляризацией VLA миллисекунды дуги HST Чандра Традиционные и Современные Методы: 3С 273 Спектральное распределение энергии Первый оптический спектр Türler et al. 2006 Блазары - Подкласс Активник Галактик Блазар имеет выдающийся джет, содержащий сверхгорячую, намагниченную плазму, которая выбрасывается из ядра со скоростью от 0.98с до 0.9998c • Джет - яркий вдоль электромагнитного спектра от радио волн до гамма лучей • Видимое сверхсветовое движение ярких узлов на радио изображениях • Сверхбыстрая переменность излучения и поляризации оптика Рентген + радио РСДБ миллисекунды дуги Движение со Сверхсветовой Скоростью (Иллюзия) На наблюдателя c В системе отсчета наблюдателя: Скорость перпендикулярная лучу зрения: c sin /(1- cos ) Максимум: = (1-2)-½, когда sin = -1 Также: Время: t = t´[(1- cos )] = t´ Блеск: F 3+ (фактор Допплера) (<<Допплеровское усиление>>) Базисная Модель Квазара • • Аккреционный диск вокруг черной дыры Доминирующие компоненты излучения зависят от луча зрения: Видимые под углом 75° к экватору диска: не-блазары Видимые под углом >75 к экватору диска: блазары радиоуша Самый Экстремальный Джет Блазаров: PKS 1510-089 (z=0.361) Видимые скорости такие высокие как 45c (самая высокая подтвержденная видимая скорость) Лоренц фактор течения плазмы в джете ≥ 45 узел отождествленный с помощью поляризации 2 Апр. 2005 29 Апр. 2005 1 мс дуги = 4.6 пк (Ho=70) 26 Мая 2005 Состав Джета: Нормальный Материал или е+-е-? Фарадеевское вращение Некоторые теории формирования джета предсказывают, что плазма джета состоит из е+-е- пар е+-е- в джете имеет слишком высокую энергию чтобы сформировать узкую эмиссионную линию в результате аннигиляции Но в 3C120 джет взаимодействует с облаками, в результате чего позитроны нагреваются, поэтому линия должна быть узкой энергия линии = 495 keV РСДБ на 86 ГГц определяет размер ядра: 0.022±0.002 мс дуги. Частота завала = 67 ГГц. Плотность(е+-е-) = 2х107 см-3 (mc2/Emin)1.5 = 511/(1+z) keV, z=0.033 INTEGRAL SPI не обнаружил линию N(е+)/N(p+) < [8(mc2/Emin)1.5]-1 (Маршер и др. 2006) Многочастотные наблюдения квазара 1317+520 (z=1.06) (Эрштадт и др. 2006) Радио и рентген (Чандра) C Радио - VLA, 5Ггз Спектр Район C: Инфракрасное 8 микронов (Спицер) Контуры - радио (красные) и рентген (синие) Рентгеновскому излучению нужны ~100 TэВ электроны Газновое облако Поляризация магнитное поле (векторы) модель и указание на стремительное ускорение частиц Ударные волны поперечная и косая Электроны ускоряются до ~100 TэВ, где магнитное поле в основном наклонно к джету Традиционные и Современные Методы: Кривые Блеска Историческая кривая блеска Маршер и др. 2006 RXTE Гамма Рентген Wehrle et al. 1998 Несколько обсерваторий Анализ Исторической Кривой Блеска QuickTime™ and a TIFF (Uncompressed) decompressor are needed to see this picture. 3C 273 Бабаджанянц и Белеконь (1993, Астроном. ж., 70, 241): исследование на периодичность оптической кривой блеска и поиск связи между кривой блеска и выбросами сверхсветовых компонент в радио джет Поляризованые Кривые Блеска BL Lacertae BL Lacertae: Гаген-Торн, Ларионов, Эрштадт и Ларионова (2002, Astronomical J., 124, 3031): исследование на периодичность и оптической кривой блеска и рядов параметров Стокса Текущая Программа: Сотрудничество между Астрономическим Институтом им. B.B. Соболева и Бостонским Университетом Основываясь на этом фундаменте, мы с группой СПбГУ (Гаген-Торн, Ларионов, Копацкая, Ларионова и студенты) проводим многочастотные фотометрические и поляризационные наблюдения, включающие построение РСДБ изображений с очень высоким разрешением См. стендовый доклад Эрштадт и др. миллисекунды дуги Объяснение Переменности (Маршер, Гир и Травис) 1 0.11 0.011 0.0011 0.011 0.11 ФУВ 1 Электроны ускоряются на фронте ударной волны, затем теряют энергию, когда они удаляются от фронта Электроны самых высоких энергий - которые излучают на высоких частотах - выживают только около фронта Более низкие частоты излучаются в большей по объему области Переменность на высоких частотах - больше по амплитуде и быстрее, как наблюдается <<Микро-квазар>> GRS 1915+105: Сверхсветовое Движение в Нашей Галактике GRS 1915+105: Двойная звездная система с черной дырой, М≈14 Мо Mirabel & Rodriguez (1994 Nature) Видимая скорость 2-3с, но угол между осью джета и лучем зрения - больше чем ~ 70º Стабильный джет наблюдается когда рентгеновское излучение слабое с довольно плоским спектром (<<низкое-твердое>> состояние) Новые узлы яркости, двигающиеся со сверхсветовой скоростью, вероятно ударные волны следуют изменению рентгеновского состояния с низкого-твердого к яркомумягкому Moriond.in2p3.fr/J01/transparents/Mirabel/mirabel.pdf Радиогалактика 3C 120 (z=0.033) (Подобна Квазару) Масштаб: 1 мс дуги = 0.64 пк. (Ho=70) Движение со сверхсветовой скоростью, 46c (1.8-2.8 мс дуги/г.) Рентгеновский спектр сходный с двойной системой, содержащей черную дыру 3C 120 (Маршер и др. 2002, Nature) Новые узлы яркости в джете следуют за глубокими минимумами рентгеновского блеска с более плоским спектром Как в микроквазаре GRS 1915+105 Почему? Не ясно. Может быть: Магнитное поле изменяется от турбулентного до, в основном, полоидального Температура во внутреннем диске уменьшается - меньше фотонов имеется для рассеивания в короне - и больше энергии поступает в джет (Ливио и др. 2003) Базисная Модель Активной Галактики • • • Тепловое излучение: Аккреционный диск Эмиссионые линии: Диск и ветер Нетепловое излучение: Джет радиоуша Традиционные и Современные Методы: Сейфертовские Галактики Традиционный оптиNGC 5548 ческий спектр Традиционное оптическое изображениe Довольно новый метод: реверберационная карта эмиссионных линий и непрерывного спектра (Петерсон и др.) Модель Газа в Активных Галактиках Схема Элвиса: Ветер от аккреционного диска → Линии поглощения наблюдаются под углом меньше чем ~45º к экватору нет линий поглощения ветер есть линии поглощения диск Текущая Схема Строения Квазара диск корона ветер стоячие ударные волны спиральное магнитное ударная волна поле CORE джет радиоуша широкие облака излучающие эмиссионные линии узкие узкие логарифмический масштаб Фильм: 3C 120 черная дыра, диск, и джет (Режиссер: Wolfgang Steffen, CosmoVision) Конец! Спасиба за Ваше Внимание Фильм с VLBA/RXTE данными (Режиссер: José Luis Gómez) QuickTime™ and a BMP decompressor are needed to see this picture. Click on screen to view movie Ближайшая Радиогалактика, Centaurus А Старые и новые Взгляды: Радиогалактика М87 Старый взгляд - галактика с джетом, но узлы яркости слишком маленкие для разрешения Новый взгляд - тонкие подробности джета обнаруживаются Новые Взгляды: Сейфертовские Галактики NGC 4151 Традиционное оптическое изображениe РСДБ Старые и Новые Взгляды: Квазар 3С 279 Оптическое изоброжение РСДБ изображения и поляризация на высокой радио частоте миллисекунды дуги Маштаб: 1 мс дуги = 6.0 пк (Ho=70)
