Akt´ ıv galaxismagok, szupermassz´ ıv fekete lyukak Dobos L´ aszl´ o Komplex Rendszerek Fizik´ aja Tansz´ ek [email protected] ´ E 5.60 2015. m´ arcius 17.
Aktıv galaxismagok, szupermasszıv fekete lyukak
Dobos LaszloKomplex Rendszerek Fizikaja Tanszek
[email protected] 5.60
2015. marcius 17.
Aktıv magvu galaxisok egyesıtett modellje2
Ugy gondoljuk, hogy minden galaxis kozeppontjaban van egyszupermasszıv fekete lyuk1, ami folyamatosan, vagy idoszakonkentanyagot nyel el.
Az SMBH gravitacioja a kornyezo anyagbol akkrecios korongotalakıt ki
I a fekete lyuk fokozatosan anyagot nyel el
I az elnyelt anyag gravitacios energiajanak nagy reszeszetsugarzodik
Kozmikus reszcskegyorsıto
I a lyuk koruli oriasi magneses ter elektronokat gyorsıt
I ezek a polusok iranyaba kisugaroznak: jetek
I a magneses erovonalak korul spiralozo elektronok sugaroznak
1supermassive black hole (SMBH)2Active Galactic Nuclei (AGN)
relativisztikus jet
sűrű portórusz
széles vonalas régió
akkréciós korong
fekete lyuk
keskeny vonalas régió
Az egyes regiok sugarzasa
Szeles vonalak eredete:
I fekete lyukhoz nagyon kozel keringo gazfelhok
I oldalrol nezve a portorusz eltakarja
Keskeny vonalak eredete:
I a magtol tavolabb keringo gazfelhok
I a portorusz nem eleg vastag, hogy kitakarja
UV sugarzas
I kozvetlenul az akkrecios korongbol
I maghoz nagyon kozel
IR sugarzas
I a port az elsodleges sugarzas gerjeszti
I infraban sugarozza vissza
Gyorsan valtozo, lapos spektrumu sugarzas
I relativisztikus jetbol
Az AGN-ek tıpusai
Az AGN tıpusa a ralatas iranyatol es a mag aktivitasatol fugg:
I Seyfert I: gyenge AGN, kozvetlen ralatas a magra
I Seyfert II: gyenge AGN, a por mogul csak a keskeny vonalasregiok latszanak ki
I Kvazar: eros AGN, kozvetlen ralatas a magra
I Ultrafenyes infravoros galaxis: eros AGN, a por eltakarja
I Blazar: kozvetlenul a jetbe nezunk
A radiosugarzas lete/nem lete:
I eros AGN eseten a mag kozeleben mindig van
I a konkret radio morfologia valoszınuleg acsillagkozi/galaxiskozi gaz eloszlasatol fugg
Szupermasszıv fekete lyukak
Szupermasszıv fekete lyukak tomege:
M• = 105–1010 M
M•Tejut = 4,1 × 106 M
Szupermasszıv fekete lyuk
I a galaxis tomegenek csak kis resze
I nagyon kis terfogatba van koncentralva
I mivel esemenyhorizont sugara a tomeggel aranyosan no (esnem inverz kobosen) az SMBH-k
”surusege” (vagyis az
esemenyhorizonton beluli tomeg) kb. mint a vıze
SMBH-k kialakulasa
Egyedul a csillagmeretu fekete lyukak kialakulasara van jo elmelet
I szupernova robbanas utan a csillag maradeka osszeomlik
Talan leteznek atmeneti fekete lyukak (1000M korul)
I ultra-fenyes rontgenforrasok
Az SMBH-k letre johettek hierarchikus osszeolvadassal?
I galaxisok osszeolvadasa soran (vannak dupla magvuak)
I viszont nagyon koran letre jottek
I legtavolabbi ismert kvazarok z > 6
I az Univerzum ekkor meg 1 milliard evnel fiatalabb volt
I lehet, hogy a kezdetektol fogva leteztek?(primordialis fekete lyukak)
Az Univerzum szerkezetenek kialakulasat leıro modellnekvalahogyan szamot kell adnia az SMBH-k leterol, mereteloszlasarol.
Akkrecio, az akkrecios korong
Az aktıv mag koruli anyagnak van impulzusmomentuma
I nem hullhat kozvetlenul a magba
I valahogy el kell veszıtenie az impulzusmomentumot
I plazmakorong alakul ki, ebben MHD effektusok
I az anyag surlodik, felforrosodik, lassan befele spiralozik
I ekozben kisugarozza a gravitacios energiajat
I a korong homerseklete Tdisk = 104–105 K
Elnyelt anyag mennyisege es a felszabadulo energia
I egy Seyfert-galaxis luminozitasahoz eleg M ≈ 2–3M yr−1
I Ldisk = ηMc2
I SMBH eseten a folyamat hatasfoka kb. η ≈ 0,42
Az akkrecios korong szerkezete a maghoz kozel
Sugarzas hatasara a belso regiok”felpuffadnak”
I nagyon forro: UV, de akar rontgen sugarzas is
I a vekony korong a belso regio sugarzasat visszaveri
I polarizalt sugarzas, aszimmetrikus vonalak
Forgo fekete lyukakEgy fekete lyuknak lehet impulzusmomentuma
I ezt a Schwarzschild helyett a Kerr-metrika ırja le
I a fekete lyuk”magaval ragadja” a korulotte levo teret, es
megcsavarja
I a forgasi sebessegnek van elmeleti maximuma
Szupermasszıv fekete lyukak
I az impulzusmomentumuk nagyon kozel van az elmeletimaximumhoz
I ezzel is el kell szamolnia a kialakulasukat leıro elmeletnek
Lense–Thirring-effektus
I a forgo fekete lyuk az inklinalt palyaju csillagok palyajatelforgatja
I nehany eves idoskalan merheto lenne
I merheto lenne a lyuk impulzusmomentuma
Jetek kialakulasaNem tudjuk, hogy a jet milyen anyagbol all:
I ion-elektron plazma
I esetleg elektron-pozitron plazma (parkeltesbol)
Ket elmelet is van, nem tudjuk, hogy melyik (ha egyaltalanvalamelyik) jo:
I a jetet a korong magneses tere hozza letre
I a jetet a fekete lyuk forgasa hozza letre
I vagy a ketto egyutt
A kollimaciot eros magneses terhozza letre
I a kollimacio nagyon eros esszimmetrikus
I a fekete lyuk kozeleben kellmegtortennie
A fekete lyuk forgasi energiajanak megcsapolasaA Blandford–Znajek-folyamat
I a fekete lyuk esemenyhorizontja nagyon jo vezeto
I R ≈ 30 Ω az egyenlıto es a polusok kozott
I a forgo vezeto eros magneses terben elemkent mukodik
I ez gyorsıtja a jet anyagat
I a nyugalmi tomeg majdnem 10%-a kinyerheto
I kozben a BH forgasa lassul
Aktıv galaxismagok idobeli varianciaja
Idoben valtozik
I rontgen es UV kontinuum luminozitasa
I a szeles vonalak erossege
I a valtozas idoskalajat meghatarozza a sugarzo tartomanymerete
A kontinuum valtozasat idoben eltolva koveti a szeles vonalakvaltozasa
I a szeles vonalakat a belso regio gerjeszti
I ido kell, mıg a gerjesztes a magtol a szeles vonalas regioig eler
A kozponti fekete lyuk tomege: reverberation mapping3
A szeles vonalas regiok a maghoz nagyon kozel keringenek
I nehany hetes-honapos idoskalan valtoznak
I keringesi a sebesseguk merheto (vonalak szelessegebol)
I a tavolsaguk becsulheto
I korpalyat feltetelezve becsulheto a kozponti tomeg
Modosıtott valtozat: az aktıv mag abszolut luminozitasat is becsli
I a kontinuum felfenyleset koveto IR felfenylest keresik
I a por tavolsaga becsulheto
I a por egy adott sugaron belul elparolog
I a por tavolsagabol becsulheto az AGN abszolut fenyessege
I standard gyertya (Yoshii et al. 2014)
3reverberation = visszaverodes
A kozponti fekete lyuk tomege: mezerek
Mezer4:
I sugarzas felerosıtodese a lezerhez hasonloan
I a mikrohullamu tartomanyban
I monokromatikus
I altalaban molekulak gerjesztett elektronokkal
I beeso sugarzas hatasara indukalt emisszio
A mezerek jol merhetok
I radio tartomanyban nagy felbontas
I magtol valo tavolsag
I keringesi sebesseg (spektrumvonal kiszelesedese)
4maser
A kozponti fekete lyuk tomege
A maser es reverberation mapping technika csak keves esetbenmukodik
I kevesebb, mint 40 ismert rendszer
I mas eljarast kell keresni
Az M•–σ relacio
I osszefugges a fekete lyuk tomege es a galaxis magjanaksebessegdiszperzioja kozott
I reverberation mapping alapjan lehet kalibralni
M•108M
≈ 1.9( σ
200 km s−1
)5.1
I az osszefugges fizikaja nem ismert
I visszaterunk ra az Univerzum hierarchikus fejlodesenektargyalasakor
Aktıv galaxisok evolucioja
Kvazarok periodusa
I egyik nagyon fontos kerdes
I feltetelezzuk, hogy nem egyfolytaban aktıvak
I nem ismert, hogy milyen idokozonkent kapcsolnak ki-be
I csak galaxisok osszeolvadasakor?
Hogyan valtozik a fenyesseguk?
I regen sokkal fenyesebbek
I kozeli Univerzumban mar inkabb csak Seyfert-galaxisok
I kevesebb galaxisutkozes
I elfogyott az elnyelheto gaz
Kvazarok evolucioja
Luminozitas
I z ∼ 2 korul jovalfenyesebbek
I mara ket nagysagrendcsokkenes
Szamsuruseg
I z ∼ 2 korul csucs
I azota fogynak
A kvazarok ki-bekapcsolnak.
Az aktıv mag visszahatasa5
Hogyan hat kolcson a galaxis es a benne levo fekete lyuk?
I a galaxisevolucio egyik fo kerdese
I mibol jon az M•–σ relacio?
I a fekete lyuk dinamikai befolyasi sugara viszonylag kicsi
A fekete lyuk valamilyen modon meghatarozza a galaxist alkotocsillagok letrejottet
I aktıv galaxisban nincsen csillagkeletkezes
I mitol all le a csillagkeletkezes?
I az aktıv mag kifujja a gazt
I a csillagkeletkezes hirtelen all le
5AGN feedback