Aktív magvú galaxisok és kvazárok

Átírás

1 Aktív magvú galaxisok és kvazárok Dobos László Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék É március 3.

2 Tipikus vörös galaxis spektruma F λ λ [10-10 m]

3 Tipikus kék galaxis spektruma F λ λ [10-10 m]

4 Összehasonĺıtás F λ λ [10-10 m]

5 Csillagkeletkezés galaxisokban Csillagkeletkezési ráta 1 hány naptömegnyi csillag keletkezik évente [SFR] = M yr 1 tipikus spirálgalaxisban SFR = M yr 1 Perturbáció hatására heves csillagkeletkezés indulhat be a tipikus értéknél több nagyságrenddel nagyobb SFR = M yr 1 1 star-formation rate (SFR)

6 Csillagvihar-galaxisok 3 Extrém csillagkeletkezés legtöbbször összeolvadó rendszerek HII régiók: gerjesztett gáz erős emissziós vonalak gyakran porba burkolóznak: fényes infravörös galaxisok 2 Rádiósugárzás eredete rengeteg fiatal, nagy tömegű csillag sok szupernóva rádiósugárzás 2 Luminous Infra Red Galaxy (LIRG) 3 angolul: starburst galaxy

7

8 Csillagvihar-galaxisok spektruma F λ λ [10-10 m]

9 Madau-diagram Csillagkeletkezési ráta az Univerzum története során Forrás: Bouwens et al., Nature 2011

10 Seyfert-galaxisok Spirálgalaxisok nagyon fényes maggal keskeny és széles emissziós vonalak UV és röntgensugárzás a magból magas ionizációs állapotú, tiltott átmenetek: [Oiii], [Nii] stb. lehetnek széles vonalak, amik rövid időskálán változnak Rádiósugárzás szinkrotron sugárzás erős, nagyon kompakt d < 100 pc

11

12 Széles, időben változó emissziós vonalak Széles vonalak nagy sebességű keringésre utalnak σ v > km s 1 a központi tömeg nagyon nagy: M > 10 6 M a vonalak egy nagyon kicsi, 0,1 1 pc átmérőjű régióból származnak Magas ionizációs állapotú átmenetek: az ionizációs arányok nem termikus gerjesztésre utalnak a gerjesztő sugárzás hatványfüggvény spektrumú erős szinkrotron sugárzás A széles vonalak néhány napos éves időskálán változnak kompakt forrásra utal időben változó objektum maximális átmérője: d max = 2c t

13 Hatványfüggvény spektrum

14 Seyfert I. és Seyfert II. típusok Seyfert II. típus: nem mutat széles, tiltott átmenetekhez tartozó emissziós vonalakat ilyenkor az erős UV és röntgen is hiányzik a keskeny tiltott átmenetek megvannak infravörös többlet mutatkozik Spektro-polarimetriával széles tiltott vonalak is detektálhatók valamilyen felületről történő visszaverődésre utalnak

15 Seyfert I. galaxisok emissziós vonalai

16 Seyfert II. galaxisok emissziós vonalai

17 Seyfert-galaxisok spektruma F λ λ [10-10 m]

18 Aktív galaxisok spektroszkópiai osztályozása Optikai tartományban magas ionizációs állapotú átmenetek a gerjesztő sugárzás nem termikus pl.: szinkrotron sugárzás: hatványfüggvény spektrum tiltott átmenetek: ritka gáz Baldwin Phillips Terlevich-diagram különböző ionok arányát ábrázolja ebből lehet következtetni a galaxis aktivitására

19 A Baldwin Phillips Terlevich-diagram (BPT)

20 LINER-ek a BPT-n

21 LINER-ek Az aktív magvú galaxisoknál gyengébb vonalakat mutatnak a vonalak a központi régióból származnak alacsonyabb ionizációs szint, mint a Seyferteknél általában elliptikus galaxisok gyakoriak: kb. az elliptikusok 30%-a Az ionizáló sugárzás eredete kérdéses lehet nagyon gyenge aktív mag lehet maghoz közeli csillagkeletkezés

22 Rádiógalaxisok Galaxisok erős rádiósugárzással főleg elliptikus galaxisok szinkrotronsugárzás összetett rádió morfológia Szinkrotron sugárzás relativisztikus sebességre gyorsult elektronok hatványfüggvény spektrum nem csak rádióban, akár egész röntgen tartományig (TeV energiák)

23

24 Rádiógalaxisok morfológiája A rádió struktúrák mérete gyakran sokszorosa a galaxisénak a galaxisok maguk is óriásgalaxisok Négy fontos komponens, de nincs mindig minden jelen központi pontforrás relativisztikus jetek (csóvák) diffúz rádiólebenyek esetenként ún. forró pontok

25 Rádiógalaxisok morfológiája

26 Jetek A központi, pontszerű régióból indulnak ki lehetnek egy vagy mindkét irányban közös tengely mentén indulnak Anyagáramlás a galaxisból kifele nagy felbontásnál kiáramló anyagcsomók is látszanak szuperlumináris mozgás (relativisztikus effektus)

27 Diffúz rádiósugárzás A galaxistól távol távolságuk a galaxistól, ill. méretük a galaxis méretének többszöröse világosan látszó turbulens áramlási képe galaxisból kiáramló anyag és galaxisközi anyag keveredése A jetek végénél lehetnek hot spotok az egyéb diffúz régióknál jóval fényesebbek a jetek valamilyen galaxisközi anyaggal való találkozására utalnak

28 Fanaroff Riley-osztályok: FR I típus általában mindkét jet látszik kifelé haladva a rádiósugárzás erősen csökken nagy, fényes elliptikus klasztergalaxisokban (D, cd)

29 Fanaroff Riley-osztályok: FR II típus az FRI-eseknél jóval fényesebbek (a jetek is) általában csak az egyik jet látszik kifelé haladva a rádiósugárzás erősödik nagy elliptikus galaxisokban

30 Aktív galaxisok spektruma

31 Kvazárok Az Univerzum legfényesebb objektumai optikaiban pontforrások luminozitásuk a galaxisokénál 4-5 nagyságrenddel nagyobb 0,1 > z, de akadnak z > 6-os kvazárok is Galaxisok közepén vannak a galaxishoz képest nagyon fényesek a körülöttük levő galaxist nehéz, és csak ritkán lehet megfigyelni Rádió aktivitás bár eredetileg rádióban lettek felfedezve, csak kb. 10%-uk hangos rádióban közeli kvazárok rádióban felbonthatók

32 A kvazárok körül levő galaxisok

33 Kvazárok egyéb változatai Blazárok rövid időskálán nagy fényességváltozást mutatnak rádió, optikai és röntgen tartományban is sokszor nincsenek spektrumvonalak BL Lac típusú objektumok OVV kvazár: optically violent variable quasar Poros kvazárok a kvazár körüli por elnyeli a közvetlen sugárzás az infravörös tartományban sugározza ki infravörös tartományban extrém fényes galaxisok 4 4 Ultra Luminous Infrared Galaxy (ULIRG)

34 A kvazárok gyakorisága

35 Kvazárok evolúciója Luminozitás z 2 körül jóval fényesebbek mára két magnitúdó csökkenés Számsűrűség z 2 körül csúcs azóta fogynak A kvazárok ki-be kapcsolnak.

36 Kvazárok spektruma Nagyon lapos kontinuum a hullámhossz sok nagyságrendű tartományán majdnem konstans UV csúcs: ez okozza a kvazárok szokatlanul kék színét IR csúcs: ez a kvazár körüli, gerjesztett porból jön Optikai tartományban Amúgy UV-ben levő vonalak jelennek meg a redshift miatt Mgii, Civ, Lyman-α széles, aszimmetrikus vonalak (nagy sebességek, visszaverődés)

37 Kvazárok spektruma

38 Kvazárok optikai spektruma

39 Kvazárspektrumok elnyelési vonalai

40 Aktív magvú galaxisok egyesített modellje 6 Úgy gondoljuk, hogy minden galaxis középpontjában van egy szupermasszív fekete lyuk 5, ami folyamatosan, vagy időszakonként anyagot nyel el. Az SMBH gravitációja a környező anyagból akkréciós korongot alakít ki a fekete lyuk fokozatosan anyagot nyel el az elnyelt anyag gravitációs energiájának nagy része szétsugárzódik Kozmikus részcskegyorsító a lyuk körüli óriási mágneses tér elektronokat gyorsít ezek a pólusok irányába kisugároznak: jetek a mágneses erővonalak körül spirálózó elektronok sugároznak 5 supermassive black hole (SMBH) 6 Active Galactic Nuclei (AGN)

41 AGN spektrumok Forrás: Bill Keel (2002)

42 AGN