Akt´ıv magv´u galaxisok ´es kvaz´arok Dobos L´aszl´ o Komplex Rendszerek Fizik´aja Tansz´ek
[email protected] ´ 5.60 E
2015. m´arcius 3.
Tipikus v¨or¨os galaxis spektruma 1.4 1.2
Fλ
1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 4000
5000
6000 λ [10-10 m]
7000
8000
Tipikus k´ek galaxis spektruma 7.0 6.0
Fλ
5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 4000
5000
6000 λ [10-10 m]
7000
8000
¨ Osszehasonl´ ıt´as 2.0
Fλ
1.5 1.0 0.5 0.0 4000
5000
6000 λ [10-10 m]
7000
8000
Csillagkeletkez´es galaxisokban
Csillagkeletkez´esi r´ata1 I
h´any napt¨omegnyi csillag keletkezik ´evente [SFR] = M yr−1
I
tipikus spir´algalaxisban SFR = 10−4 –10−3 M yr−1
Perturb´aci´o hat´as´ara heves csillagkeletkez´es indulhat be I
a tipikus ´ert´ekn´el t¨ obb nagys´agrenddel nagyobb
I
SFR = 1–103 M yr−1
1
star-formation rate (SFR)
Csillagvihar-galaxisok3
Extr´em csillagkeletkez´es I
legt¨obbsz¨or ¨osszeolvad´ o rendszerek
I
HII r´egi´ok: gerjesztett g´az
I
er˝os emisszi´os vonalak
I
gyakran porba burkol´ oznak: f´enyes infrav¨ or¨ os galaxisok2
R´adi´osug´arz´as eredete I
rengeteg fiatal, nagy t¨ omeg˝ u csillag
I
sok szupern´ova → r´adi´ osug´arz´as
2 3
Luminous Infra Red Galaxy (LIRG) angolul: starburst galaxy
Csillagvihar-galaxisok spektruma 12.0 10.0
Fλ
8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 4000
5000
6000 λ [10-10 m]
7000
8000
Madau-diagram Csillagkeletkez´esi r´ata az Univerzum t¨ ort´enete sor´an
Forr´as: Bouwens et al., Nature 2011
Seyfert-galaxisok
Spir´algalaxisok nagyon f´enyes maggal I
keskeny ´es sz´eles emisszi´ os vonalak
I
UV ´es r¨ontgensug´arz´as a magb´ ol
I
magas ioniz´aci´os ´allapot´ u, tiltott ´atmenetek: [Oiii], [Nii] stb.
I
lehetnek sz´eles vonalak, amik r¨ ovid id˝ osk´al´an v´altoznak
R´adi´osug´arz´as I
szinkrotron sug´arz´as
I
er˝os, nagyon kompakt d < 100 pc
Sz´eles, id˝oben v´altoz´o emisszi´os vonalak Sz´eles vonalak I
nagy sebess´eg˝ u kering´esre utalnak σv > 103 − 104 km s−1
I
a k¨ozponti t¨omeg nagyon nagy: M > 106 M
I
a vonalak egy nagyon kicsi, 0,1–1 pc ´atm´er˝ oj˝ u r´egi´ob´ol sz´armaznak
Magas ioniz´aci´os ´allapot´ u ´atmenetek: I
az ioniz´aci´os ar´anyok nem termikus gerjeszt´esre utalnak
I
a gerjeszt˝o sug´arz´as hatv´anyf¨ uggv´eny spektrum´ u
I
er˝os szinkrotron sug´arz´as
A sz´eles vonalak n´eh´any napos–´eves id˝ osk´al´an v´altoznak I
kompakt forr´asra utal
I
id˝oben v´altoz´o objektum maxim´alis ´atm´er˝ oje: dmax = 2c∆t
Hatv´anyf¨uggv´eny spektrum
Seyfert I. ´es Seyfert II. t´ıpusok
Seyfert II. t´ıpus: I
nem mutat sz´eles, tiltott ´atmenetekhez tartoz´o emisszi´os vonalakat
I
ilyenkor az er˝os UV ´es r¨ ontgen is hi´anyzik
I
a keskeny tiltott ´atmenetek megvannak
I
infrav¨or¨os t¨obblet mutatkozik
Spektro-polarimetri´aval sz´eles tiltott vonalak is detekt´alhat´ok I
valamilyen fel¨ uletr˝ ol t¨ ort´en˝ o visszaver˝ od´esre utalnak
Seyfert I. galaxisok emisszi´os vonalai
Seyfert II. galaxisok emisszi´os vonalai
Seyfert-galaxisok spektruma 3.5 3.0
Fλ
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 4000
5000
6000 λ [10-10 m]
7000
8000
Akt´ıv galaxisok spektroszk´opiai oszt´alyoz´asa
Optikai tartom´anyban I
magas ioniz´aci´os ´allapot´ u ´atmenetek
I
a gerjeszt˝o sug´arz´as nem termikus
I
pl.: szinkrotron sug´arz´as: hatv´anyf¨ uggv´eny spektrum
I
tiltott ´atmenetek: ritka g´az
Baldwin–Phillips–Terlevich-diagram I
k¨ ul¨onb¨oz˝o ionok ar´any´at ´abr´azolja
I
ebb˝ol lehet k¨ovetkeztetni a galaxis aktivit´as´ara
A Baldwin–Phillips–Terlevich-diagram (BPT)
LINER-ek a BPT-n
LINER-ek
Az akt´ıv magv´ u galaxisokn´al gyeng´ebb vonalakat mutatnak I
a vonalak a k¨ozponti r´egi´ ob´ ol sz´armaznak
I
alacsonyabb ioniz´aci´ os szint, mint a Seyfertekn´el
I
´altal´aban elliptikus galaxisok
I
gyakoriak: kb. az elliptikusok 30%-a
Az ioniz´al´o sug´arz´as eredete k´erd´eses I
lehet nagyon gyenge akt´ıv mag
I
lehet maghoz k¨ozeli csillagkeletkez´es
R´adi´ogalaxisok
Galaxisok er˝os r´adi´osug´arz´assal I
f˝oleg elliptikus galaxisok
I
szinkrotronsug´arz´as
I
¨osszetett r´adi´o morfol´ ogia
Szinkrotron sug´arz´as I
relativisztikus sebess´egre gyorsult elektronok
I
hatv´anyf¨ uggv´eny spektrum
I
nem csak r´adi´oban, ak´ar eg´esz r¨ ontgen tartom´anyig (TeV energi´ak)
R´adi´ogalaxisok morfol´ogi´aja
A r´adi´o strukt´ ur´ak m´erete gyakran sokszorosa a galaxis´enak I
a galaxisok maguk is ´ ori´asgalaxisok
N´egy fontos komponens, de nincs mindig minden jelen I
k¨ozponti pontforr´as
I
relativisztikus jetek (cs´ ov´ak)
I
diff´ uz r´adi´olebenyek
I
esetenk´ent u ´n. forr´ o pontok
R´adi´ogalaxisok morfol´ogi´aja
Jetek A k¨ozponti, pontszer˝ u r´egi´ ob´ ol indulnak ki I
lehetnek egy vagy mindk´et ir´anyban
I
k¨oz¨os tengely ment´en indulnak
Anyag´araml´as a galaxisb´ ol kifele I
nagy felbont´asn´al ki´araml´ o anyagcsom´ ok is l´atszanak
I
szuperlumin´aris mozg´as (relativisztikus effektus)
Diff´uz r´adi´osug´arz´as
A galaxist´ol t´avol I
t´avols´aguk a galaxist´ ol, ill. m´eret¨ uk a galaxis m´eret´enek t¨obbsz¨or¨ose
I
vil´agosan l´atsz´o turbulens ´araml´asi k´epe
I
galaxisb´ol ki´araml´ o anyag ´es galaxisk¨ ozi anyag kevered´ese
A jetek v´eg´en´el lehetnek hot spotok I
az egy´eb diff´ uz r´egi´ okn´al j´ oval f´enyesebbek
I
a jetek valamilyen galaxisk¨ ozi anyaggal val´ o tal´alkoz´as´ara utalnak
Fanaroff–Riley-oszt´alyok: FR I t´ıpus
I
´altal´aban mindk´et jet l´atszik
I
kifel´e haladva a r´adi´ osug´arz´as er˝ osen cs¨ okken
I
nagy, f´enyes elliptikus klasztergalaxisokban (D, cD)
Fanaroff–Riley-oszt´alyok: FR II t´ıpus
I
az FRI-esekn´el j´oval f´enyesebbek (a jetek is)
I
´altal´aban csak az egyik jet l´atszik
I
kifel´e haladva a r´adi´osug´arz´as er˝os¨odik
I
nagy elliptikus galaxisokban
Akt´ıv galaxisok spektruma
Kvaz´arok Az Univerzum legf´enyesebb objektumai I
optikaiban pontforr´asok
I
luminozit´asuk a galaxisok´en´al 4-5 nagys´agrenddel nagyobb
I
0,1 > z, de akadnak z > 6-os kvaz´arok is
Galaxisok k¨ozep´en vannak I
a galaxishoz k´epest nagyon f´enyesek
I
a k¨or¨ ul¨ott¨ uk lev˝o galaxist neh´ez, ´es csak ritk´an lehet megfigyelni
R´adi´o aktivit´as I
b´ar eredetileg r´adi´ oban lettek felfedezve,
I
csak kb. 10%-uk hangos” r´adi´ oban ” k¨ozeli kvaz´arok r´adi´ oban felbonthat´ ok
I
A kvaz´arok k¨or¨ul lev˝o galaxisok
Kvaz´arok egy´eb v´altozatai Blaz´arok I
r¨ovid id˝osk´al´an nagy f´enyess´egv´altoz´ast mutatnak
I
r´adi´o, optikai ´es r¨ ontgen tartom´anyban is
I
sokszor nincsenek spektrumvonalak
I
BL Lac t´ıpus´ u objektumok
I
OVV kvaz´ar: optically violent variable quasar
Poros kvaz´arok I
a kvaz´ar k¨or¨ uli por elnyeli a k¨ ozvetlen sug´arz´as
I
az infrav¨or¨os tartom´anyban sug´arozza ki
I
infrav¨or¨os tartom´anyban extr´em f´enyes galaxisok4
4
Ultra Luminous Infrared Galaxy (ULIRG)
A kvaz´arok gyakoris´aga
Kvaz´arok evol´uci´oja
Luminozit´as I
z ∼ 2 k¨or¨ ul j´oval f´enyesebbek
I
m´ara k´et magnit´ ud´o cs¨okken´es
Sz´ams˝ ur˝ us´eg I
z ∼ 2 k¨or¨ ul cs´ ucs
I
az´ota fogynak
A kvaz´arok ki-be kapcsolnak.
Kvaz´arok spektruma Nagyon lapos kontinuum I
a hull´amhossz sok nagys´agrend˝ u tartom´any´an majdnem konstans
I
UV cs´ ucs: ez okozza a kvaz´arok szokatlanul k´ek sz´ın´et
I
IR cs´ ucs: ez a kvaz´ar k¨ or¨ uli, gerjesztett porb´ ol j¨on
Optikai tartom´anyban I
Am´ ugy UV-ben lev˝ o vonalak jelennek meg a redshift miatt
I
Mgii, Civ, Lyman-α
I
sz´eles, aszimmetrikus vonalak (nagy sebess´egek, visszaver˝od´es)
Kvaz´arok spektruma
Kvaz´arok optikai spektruma
Kvaz´arspektrumok elnyel´esi vonalai
Akt´ıv magv´u galaxisok egyes´ıtett modellje6 ´ gondoljuk, hogy minden galaxis k¨ Ugy oz´eppontj´aban van egy szupermassz´ıv fekete lyuk5 , ami folyamatosan, vagy id˝oszakonk´ent anyagot nyel el. Az SMBH gravit´aci´oja a k¨ ornyez˝ o anyagb´ ol akkr´eci´os korongot alak´ıt ki I
a fekete lyuk fokozatosan anyagot nyel el
I
az elnyelt anyag gravit´aci´ os energi´aj´anak nagy r´esze sz´etsug´arz´odik
Kozmikus r´eszcskegyors´ıt´ o I
a lyuk k¨or¨ uli ´ori´asi m´agneses t´er elektronokat gyors´ıt
I
ezek a p´olusok ir´any´aba kisug´aroznak: jetek
I
a m´agneses er˝ovonalak k¨ or¨ ul spir´al´ oz´ o elektronok sug´aroznak
5 6
supermassive black hole (SMBH) Active Galactic Nuclei (AGN)
AGN spektrumok
Forr´as: Bill Keel (2002)
AGN
