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El Universo violento y oscuro

El Universo violento y oscuro. Francisco J. Carrera Troyano Instituto de Física de Cantabria Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Universidad de Cantabria. Abril 2005. X. Índice. El espectro electromagnético Efectos de la atmósfera Un paseo por el Universo de rayos X:

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El Universo violento y oscuro

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Presentation Transcript

  1. El Universo violento y oscuro Francisco J. Carrera Troyano Instituto de Física de Cantabria Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Universidad de Cantabria Abril 2005

  2. X

  3. Índice • El espectro electromagnético • Efectos de la atmósfera • Un paseo por el Universo de rayos X: • La Luna • El Sol • Júpiter • Estrellas binarias • Acreción • Agujeros negros • Galaxias “Normales” • Galaxias Activas: • El Universo oscurecido • Formación estelar • Línea de emisión del Fe a 6.4 keV • El Universo desde Cantabria

  4. El espectro electromagnético Ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, radiación ultravioleta, rayos X y rayos gamma son todos radiación electromagnética Luz visible sólo una pequeña parte del espectro total

  5. Energía de la radiación Sólo procesos muy energéticos (x1000 visible) pueden producir rayos X y Gamma • Cuanto mayor es la frecuencia  (y menor es la longitud de onda ) mayor es la energía transportada

  6. Röntgen y la mano de su mujer (1/2 hora!) Procesos de emisión de rayos X Radiación de frenado: colisiones e- ión en gas muy caliente (T>106K ve->>) Efecto Compton inverso: colisión e- muy energéticos (v~c) con fotones Radiación sincrotrón: e- muy energéticos (v~c) en campo magnético muy fuerte

  7. Líneas de Emisión ... Fluorescencia CXC/M.Weiss

  8. Absorción fotoeléctrica ... y absorción

  9. Información espectral Estudiando el espectro de rayos X de los astros podemos averiguar su: • temperatura: qué iones aparecen • densidad: cuántos aparecen • composición: cuáles aparecen • campo magnético...

  10. Efectos de la atmósfera Atmósfera no transparente a todas las longitudes de onda: hay que situar observatorios fuera de la atmósfera

  11. La Luna (y el fondo) Rayos X del Sol reflejados en la Luna Parte no iluminada Fondo de rayos X difuso de más allá de la Luna (FRX)

  12. S+O+ Óptico HST Júpiter Rayos X del Sol reflejados en Júpiter Rayos X: Chandra

  13. Visible ~6000K El Sol Rayos X: 10000000K Rayos X: SOHO

  14. FRX Escorpio X-1

  15. Estrellas Binariascon transferencia de masa • Mayor parte estrellas en sistemas múltiples • Si hay transferencia de masa en una binaria compuesta de: • Una estrella “normal” • Un objeto compacto: • Enanas blancas • Estrellas de neutrones • Agujeros negros • Liberación de energía por acreción

  16. Acreción: ¿Qué es? • Caída de materia a la superficie de un astro, liberando la energía que poseía: • Eliberada~GM/Rm • Más cuanto más compacto

  17. v=2GM/R Epotencial=Egravitatoria v R M Agujeros negros: ¿Qué son? • Agujero negro: Superficie donde velocidad de escape = velocidad de la luz • Radio de SchwarzschildRS=2GM/c2:nada puede escapar de ese radio.

  18. La galaxia de Andrómeda Óptico: estrellas “normales” Rayos X: estrellas binarias

  19. Óptico: estrellas “normales” ¿Galaxias normales? Rayos X: XMM-Newton Turner et al. (2001)

  20. Rayos X: ¡núcleo activo! Segundo vistazo a Andrómeda

  21. Chris Done (University of Durham) Núcleos Galácticos Activos (AGN): El modelo estándar • Agujero Negro supermasivo (M=106-109 Masas Solares) • Disco de acreción (T>105K) • Chorro de e- muy energéticos colimados por el disco (~10%)

  22. El cielo profundo XMM Rayos X: agujeros negros HST Óptico: estrellas

  23.  Confirmación del corrimiento al rojo gravitatorio predicho por la Relatividad General de Einstein La línea de fluorescencia del Fe (a 6.4 keV) • Línea de emisión muy ancha (v>>, r<<) • Los rayos X pierden energía para poder escapar del potencial gravitatorio del agujero negro

  24. Gilli et al 2000 AGN como fuentes del FRX Los rayos X duros son la forma más eficiente de detectar la población dominante de AGN (algunos sólo en esa banda -y submm-) • AGN abundantes y brillantes, pero espectro  FRX • Se puede reproducir el espectro del FRX con AGN absorbidos/no absorbidos (3/1) • AGN producen la mayor parte (~90%) del FRX • La mayoría (~90%) de los AGN que producen el FRX presentan absorción (y están sin detectar) • Los AGN son fuentes brillantes en rayos X  La mayoría de los AGN presentan absorción y están sin detectar

  25. 12 7 6 5 4 3 (Giga-años) tiempo AGN y formación de galaxias • La mayor parte de las galaxias cercanas tienen un agujero negro supermasivo • La masa del agujero negro y la masa de la componente más vieja de las galaxias están relacionadas • La evolución de la formación de estrellas (~formación de galaxias) y de la emisión de rayos X (~crecimiento del agujero negro) son similares Los rayos X también dan información sobre el proceso de formación de galaxias “normales”

  26. Astronomía de rayos X • La astronomía de rayos X estudia los fenómenos más energéticos del Universo • La mayor parte de la radiación emitida por acreción en el Universo es absorbida • La formación de los núcleos activos está probablemente ligada a la formación de galaxias • Los rayos X más energéticos permiten observar estos procesos casi en exclusiva • Desde Cantabria se puede trabajar en todos estos temas: el Grupo de Astronomía de rayos X del IFCA

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