Взгляд на ядра активных галактик из наблюдения и теории Профессор Алан Маршер Отделение Астрономии, Бостонский Университет, США Интернет адрес: www.bu.edu/blazars. - презентация

1 Взгляд на ядра активных галактик из наблюдения и теории Профессор Алан Маршер Отделение Астрономии, Бостонский Университет, США Интернет адрес:

2 Квазары - Просто Далекие Активные Галактики Hubble Space Telescope (

3 Старые и Новые Взгляды: Радио-Галактика М87 Центральная черная дыра - 3-4x10 9 солнечных масс Спектрум газового диска в радио-галактике М87 приближающийся удаляющийся (Форд и др.) (Джунор и др.)

4 РСДБ - Разрешение меньше миллисекунды дуги Радиогалактика 3C 111 (z=0.0485) Пример джета, показывающего сверхсветовое движение 3- 5c (1-1.5 миллисек/г.) Джет проходит через галактику в межгалактическое пространство, где он питает гигантские радио- уши > 1 мс дуги = 0.92 пк (H o =70) Стоячее ядро Наблюдения с Very Long Baseline Array (VLBA), National Radio Astronomy Observatory, США миллисекунды дуги

5 Старые и Новые Взгляды на Квазары: 3С 273 Радио, оптическое и рентгеновское изображения РСДБ с поляризацией Традиционное оптическое изображениe миллисекунды дуги VLA HSTЧандра

6 Традиционные и Современные Методы: 3С 273 Первый оптический спектр Спектральное распределение энергии Türler et al. 2006

7 Блазары - Подкласс Активник Галактик Блазар имеет выдающийся джет, содержащий сверхгорячую, намагниченную плазму, которая выбрасывается из ядра со скоростью от 0.98с до c 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 РСДБ Рентген + радио миллисекунды дуги

8 Движение со Сверхсветовой Скоростью ( Иллюзия ) 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´ ( фактор Допплера) Блеск: F 3+ ( >) На наблюдателя c

9 Базисная Модель Квазара Аккреционный диск вокруг черной дыры Доминирующие компоненты излучения зависят от луча зрения: Видимые под углом 75° к экватору диска: не-блазары блазары Видимые под углом >75 к экватору диска: блазары радио- уша

10 Самый Экстремальный Джет Блазаров: PKS (z=0.361) Видимые скорости такие высокие как 45c (самая высокая подтвержденная видимая скорость) Лоренц фактор течения плазмы в джете 45 2 Апр Апр Мая 2005 узел отождествленный с помощью поляризации 1 мс дуги = 4.6 пк (H o =70)

11 Состав Джета: Нормальный Материал или е + -е - ? 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 РСДБ на 86 ГГц определяет размер ядра: 0.022±0.002 мс дуги. Частота завала = 67 ГГц. Плотность(е + -е - ) = 2х10 7 см -3 (mc 2 /E min ) 1.5 INTEGRAL SPI не обнаружил линию N(е +) /N(p + ) < [8(mc 2 /E min ) 1.5 ] -1 (Маршер и др. 2006) Фарадеевское вращение энергия линии = 495 keV = 511/(1+z) keV, z=0.033

12 C Многочастотные наблюдения квазара (z=1.06) (Эрштадт и др. 2006) Радио - VLA, 5Ггз Спектр Радио и рентген (Чандра) Район C: Инфракрасное 8 микронов (Спицер) Контуры - радио (красные) и рентген (синие) Рентгеновскому излучению нужны ~100 TэВ электроны

13 Поляризация магнитное поле (векторы) модель и указание на стремительное ускорение частиц Ударные волны - поперечная и косая Газновое облако Электроны ускоряются до ~100 TэВ, где магнитное поле в основном наклонно к джету

14 Традиционные и Современные Методы: Кривые Блеска Историческая кривая блеска Wehrle et al Маршер и др RXTE Несколько обсерваторий Гамма Рентген

15 Анализ Исторической Кривой Блеска 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

16 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

17 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 миллисекунды дуги См. стендовый доклад Эрштадт и др.

18 Объяснение Переменности (Маршер, Гир и Травис) 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 F P время ФУВ

19 > GRS : Сверхсветовое Движение в Нашей Галактике Mirabel & Rodriguez (1994 Nature) GRS : Двойная звездная система с черной дырой, М14 М о 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 ( > состояние) Новые узлы яркости, двигающиеся со сверхсветовой скоростью, - вероятно ударные волны - следуют изменению рентгеновского состояния с низкого-твердого к яркому- мягкому Moriond.in2p3.fr/J01/transparents/Mirabel/mirabel.pdf

20 Радиогалактика 3C 120 (z=0.033) (Подобна Квазару) Масштаб: 1 мс дуги = 0.64 пк. (H o =70) Движение со сверхсветовой скоростью, 4- 6c ( мс дуги/г.) Рентгеновский спектр сходный с двойной системой, содержащей черную дыру

21 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 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)

22 Базисная Модель Активной Галактики Тепловое излучение: Аккреционный диск Эмиссионые линии: Диск и ветер Нетепловое излучение: Джет радио- уша

23 Традиционные и Современные Методы: Сейфертовские Галактики NGC 5548 Традиционное оптическое изображениe Довольно новый метод: реверберационная карта эмиссионных линий и непрерывного спектра (Петерсон и др.) Традиционный опти- ческий спектр

24 Модель Газа в Активных Галактиках Схема Элвиса: Ветер от аккреционного диска Линии поглощения наблюдаются под углом меньше чем ~45º к экватору диск ветер диск есть линии поглощения нет линий поглощения

25 Текущая Схема Строения Квазара CORE ветер джет ударная волна стоячие ударные волны корона диск спиральное поле широкие узкие облака излучающие эмиссионные линии ускорение, коллимация джета узкие магнитное логарифмический масштаб радио- уша

26 Фильм: 3C 120 черная дыра, диск, и джет (Режиссер: Wolfgang Steffen, CosmoVision)

27 Конец! Спасиба за Ваше Внимание

28 Click on screen to view movie Фильм с VLBA/RXTE данными (Режиссер: José Luis Gómez)

29 Ближайшая Радиогалактика, Centaurus А

30 Старые и новые Взгляды: Радиогалактика М87 Старый взгляд - галактика с джетом, но узлы яркости слишком маленкие для разрешения Новый взгляд - тонкие подробности джета обнаруживаются

31 Новые Взгляды: Сейфертовские Галактики NGC 4151 Традиционное оптическое изображениe РСДБ

32 Старые и Новые Взгляды: Квазар 3С 279 Оптическое изоброжение РСДБ изображения и поляризация на высокой радио частоте Маштаб: 1 мс дуги = 6.0 пк (H o =70) миллисекунды дуги