Черные дыры: наблюдения Лекция 5: Джеты и линзы Сергей ПОПОВ (ГАИШ МГУ) Школа современной астрофизики-2007 Пущино

2 План лекции и обзоры Обзоры astro-ph/ Высокоэнергичные проявления астрофизических струй astro-ph/ Экстремальные блазары astro-ph/ Новые данные в свете единой модели активных ядер галактик astro-ph/ Флуоресцентные линии как тестер для систем с астрофизическими черными дырами astro-ph/ Джеты и сверхкритический аккреционный диск у SS433 astro-ph/ Астрофизические джеты и истечения План 1.Джеты: АЯГ и ТДС 2.Приливное разрушение звезд 3.Спектральные линии и эффекты линзирования

3 Джеты в АЯГ и в ТДС АЯГ: M BH = M 0 L

4 Далекие и близкие джеты 3C273GB z=4.30

5 Классификация радиоджетов АЯГ (astro-ph/ ) FR I. Двухсторонние джеты. Именно джеты доминируют. Обычно в богатых скоплениях. FR II. Односторонние джеты. Доминируют «радиоуши» (lobes). Чаще одиночные галактики или небогатые группы.

6 Рентгеновские джеты (astro-ph/ ) Квазары на z: Рентгеновские отсчеты от 0.5 до 7 кэВ Распределение энергии для разных участков джета Условия равнораспределения

7 Рентгеновское излучение «узлов» возникает при IC реликтовых фотонов на тех же e -, которые дают радио синхротрон.

8 Магнитное поле в джете Данные по М87 говорят о том, что в джете магнитное поле в основном параллельно оси струи, а в областях излучения (узлах) становится перпендикулярным (см. astro-ph/ ). Такая же структура наблюдается и у некоторых джетов с «радиоушами» (lobes).

9 Блобы в джетах Считается, что яркие образования в джетах АЯГ могут быть результатом развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца в джете. Это сопровождается появлением спиральной структуры (см., например, astro-ph/ ). (Marscher, A.P., et al., NATURE Vol 417 p. 625) 3C 120 Однако в случае 3С 120 похоже появление блобов связано с процессами в диске. Дипы в рентгеновском излучение диска предшествуют выбросу блобов (Marscger et al. 2002).

10 Блазары Если джет смотрит прямо на нас, то получается блазар.

11 Блазары в жестком диапазоне Блазары являются сильными гамма-источниками. Наиболее сильные имеют эквивалентную изотропную светимость эрг/с. Коллимация θ2/2 ~ – θ – угол полураскрытия джета. EGRET наблюдал 66 (+27) источников этого типа. Новый прорыв ожидается с запуском спутника GLAST. Несколько источников обнаружено в ТэВном дипазоне с помощью наземных гамма-телескопов. Все они, кроме М87, относятся к лацертидам (точнее к их подклассу high-frequency-peaked BL Lac – HBL) на z

12 Микроквазары GRS 1915 Наблюдаются корреляции между рентгеновским и синхротронным излучением, т.е. между излучением диска и джета.

13 Джеты микроквазаров в радио (много джетов разных источников по данным VLBI можно найти на сайте LS 5039/RX J – это галактическая массивная тесная двойная. Протяженность джета около 1000 а.е. Вероятно, что источник наблюдался EGRET как 3EG J

14 Особенности микроквазаров Существенным отличие случая микроквазаров от джетов АЯГ является наличие звезды-донора. В частности, если это звезда-гигант, то она обеспечивает дополнительный впрыск фотонов и вещества в джет. (см. Paredes astro-ph/ )

15 Микроквазары в гамма-диапазоне а) диапазон EGRET (см. в качестве обзора astro-ph/ ) Сейчас известно около 15 микроквазаров (см. таблицу в astro-ph/ ). Всего в Галактике их может быть под сотню. Отождествление с источниками EGRET надежно для двух: LS 5039 и LS I Есть много кандидатов. Возможно, что часть неотождествленных источников EGRET являются микроквазарами с маломассивными компаньонами (astro-ph/ )

16 Микроквазары в гамма-диапазоне б) ТэВный диапазон F. Aharonian et al.

17 ТэВное излучение Cyg X-1 arxiv:

18 Модели джетов (таблица из astro-ph/ ) Во всех моделях джетов они связаны с дисками, и скорость джета у основания порядка параболической.

19 Магнитные трубки вблизи ЧД (см. gr-qc/ стр. 20; оригинал astro-ph/ )

20 Магнитные трубки вблизи ЧД (см. gr-qc/ стр. 20; оригинал astro-ph/ )

21 Приливное разрушение Предел Хиллса масс солнца. Черная дыра разрывает звезды. (astro-ph/ ) После разрушения звезды через происходит вспышка с температурой Максимальный темп аккреции Он соответствует моменту времени Затем темп аккреции описывается формулой Для ЧД с массой

22 Вспышка в NGC 5905 (astro-ph/ ) Затухание хорошо описывается формулой Другие вспышки, открытые ROSAT и наблюдавшиеся HST и Chandra: RX J RX J A

23 Вспышка RX J A (astro-ph/ ) Рентгеновская светимость в максимуме: ~10 44 эрг/с Спектр получен на XMM-Newton в 2001 году, примерно через 9 лет после вспышки. Светимость эрг/с, т.е. в ~200 раз меньше

24 Lobster – идеальный инструмент для поиска вспышек, связанных с приливным разрушением Инструмент является рентгеновским монитором, который планируется установить на Спектр-РГ (запуск ~2011).

25 Сквизары – Squeezars – «Сжимезды» (astro-ph/ ) Темп рождения ниже, чем темп вспышек приливного разрушения, зато выше время жизни. Графики для звезды типа Солнца вокруг черной дыры в центре нашей Галактики.

26 Структура диска по данным о микролинзировании arXiv: Shawn Poindexter et al. «The Spatial Structure of An Accretion Disk» По данным о микролинзировании на волнах от 0.4 до 8 микрон удалось определить размер диска квазара HE на разных длинах волн.

27 Диск по данным VLTI arXiv: K. Meisenheimer et al. «Resolving the innermost parsec of Centaurus A at mid-infrared wavelengths» Исследована структура внутри 1 пк Cen A в ИК диапазоне. Геометрически тонкий диск диаметром 0.6 пк.

28 Диски вокруг черных дыр: взгляд со стороны Вид диска с бесконечности. Слева: невращающася ЧД, Справа: вращающаяся. Температура диска

29 (из gr-qc/ )

30 Флуоресцентные линии (astro-ph/ ) Линия Кα железа по данным ASCA (1994 г.). Сейфертовская галактика MCG Штриховая линия: модель невращающейся ЧД, наклонение диска 30 градусов.

31 Линии и вращение ЧД (см. astro-ph/ ) Данные ХММ. (astro-ph/ ) То, что линия тянется в красную область за 4 кэВ, интерпретируется как свидетельство быстрого вращения (диск залезает под 6 граврадиусов).