of 33 /33
Ioana Dut ¸an Gaurile negre – 1/22 Gauri negre Ioana Dut ¸an Institutul de S ¸ tiint ¸e Spat ¸iale, Bucures ¸ti-M˘ agurele 18 May 2013

Gauri negre - spacescience.roidutan/radio_dichotomy/ioana2.pdf · Ioana Du¸tan Gaurile negre – 1/22 Gauri negre Ioana Du¸tan Institutul de S¸tiin¸te Spa¸tiale, Bucures¸ti-Ma˘gurele

  • Author
    others

  • View
    23

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Gauri negre - spacescience.roidutan/radio_dichotomy/ioana2.pdf · Ioana Du¸tan Gaurile negre –...

  • Ioana Duţan Gaurile negre – 1/22

    Gauri negre

    Ioana DuţanInstitutul de Ştiinţe Spaţiale, Bucureşti-Măgurele

    18 May 2013

  • SUMAR

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 2/22

    Ce sunt gaurile negre ?

    Cum se formeaza ?

    Unde credem ca exista ?

    Cum cresc ?

    Galaxii cu nucleu activ

    Sisteme binare

  • SUMAR

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 2/22

    Ce sunt gaurile negre ?

    Cum se formeaza ?

    Unde credem ca exista ?

    Cum cresc ?

    Galaxii cu nucleu activ

    Sisteme binare

  • SUMAR

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 2/22

    Ce sunt gaurile negre ?

    Cum se formeaza ?

    Unde credem ca exista ?

    Cum cresc ?

    Galaxii cu nucleu activ

    Sisteme binare

  • SUMAR

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 2/22

    Ce sunt gaurile negre ?

    Cum se formeaza ?

    Unde credem ca exista ?

    Cum cresc ?

    Galaxii cu nucleu activ

    Sisteme binare

  • SUMAR

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 2/22

    Ce sunt gaurile negre ?

    Cum se formeaza ?

    Unde credem ca exista ?

    Cum cresc ?

    Galaxii cu nucleu activ

    Sisteme binare

  • SUMAR

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 2/22

    Ce sunt gaurile negre ?

    Cum se formeaza ?

    Unde credem ca exista ?

    Cum cresc ?

    Galaxii cu nucleu activ

    Sisteme binare

  • CE SUNT GAURILE NEGRE ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 3/22

  • Ce sunt gaurile negre ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 4/22

    “dark stars” Michelle 1784

    prezise si de Einstein 1915

    calculate de Schwarzschild1916 (nerotative) si Kerr 1963(rotative)

    teorema “no hair”: o gauraneagra se poate caracterizadoar prin masa, spin si sarcina

    de dincolo de orizont = nicioinformatie

    ergosfera = acolo nimic nupoate sta fix, ci se roteste inacelasi sens cu gaura neagra

  • CUM SE FORMEAZA GAURILE NEGRE ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 5/22

  • Cum se formeaza gaurile negre ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 6/22

    prin colaps gravitational:forta gravitationala > forta depresiune din interior

    masa dupa colaps pentru aavea o gaura neagra:M > 1.4M⊙

    raza gaurii negre: r = GMc2 = 1

  • Cum se formeaza gaurile negre ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 6/22

    prin colaps gravitational:forta gravitationala > forta depresiune din interior

    masa dupa colaps pentru aavea o gaura neagra:M > 1.4M⊙

    raza gaurii negre: r = GMc2 = 1

  • UNDE CREDEM CA EXISTA ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 7/22

  • Unde credem ca exista ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 8/22

    in centrul galaxiilor cu nucleu activ = gauri negre supermasiveM ∼ 107 −109 M⊙, unde M⊙ = masa Soarelui

    in sisteme binare = gauri negre de masa stelaraM ∼ cateva M⊙

    in universul timpuriu = gauri negre primordialela scara atomica, radiatia Hawking: “evaporarea” gaurilor negre

  • CUM CRESC GAURILE NEGRE ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 9/22

  • Cum creste o gaura neagra ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 10/22

    prin acretie: gaz si praf dinmediul interstelar al galaxiei

    prin inghitirea stelelor

    prin ciocnire: GN-GN saugalaxie-galaxie

  • GALAXII CU NUCLEU ACTIV

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 11/22

  • Cum vedem galaxiile ?

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 12/22

    spectrul radiatiei electromagnetice

  • Centaurus A

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 13/22

    Centaurus A (Cen A): M ∼ 107 M⊙, d ∼ 1020 km, ljet ∼ 1017 km

    format prin ciocnirea a doua galaxii acum ∼ 109 ani (1010.14 ani)

    energia jeturilor provine din energia de rotatie a gaurii negre

  • Spectrul de emisie al hidrogenului

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 14/22

    spectrul de emisie al hidrogenului consta din patru linii de intensi-tati diferite

  • Spectrul de emisie al hidrogenului

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 14/22

    spectrul de emisie al hidrogenului consta din patru linii de intensi-tati diferite

  • Spectrele galaxiilor cu nucleu activ

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 15/22

    Galaxii cu nucleu activ (GNA) = galaxii ale caror nuclee nu pot fiexplicate prin fizica stelara standard: un cluster masiv si dens destele sau o gaura neagra de masa stelara

  • Modelul de unificare al galaxiilor cu nucleu activ

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 16/22

    gaura neagra supermasiva(M ∼ 107 − 109 M⊙) ro-tativa, inconjurata de undisc de accretie

    jeturile GNA:vjets ∼ 0.9−0.995cc = 3×108 m s−1, viteza lu-minii in vid

  • Modelul de unificare al galaxiilor cu nucleu activ

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 16/22

    Dihotomia radio: Anu-mite galaxii cu nucleu ac-tiv prezinta emisie puter-nica in radio, iar alteleemisie slaba, iar intre celedoua tipuri de galaxii nuavem nimic.

    studiul dihotomiei este im-portant pentru cunoastereamecanismelor care stau labaza activitatii in nucleeacestor galaxii

    Proiect desfasurat la Institutul deStiinte Spatiale, Magurele,in cadrul programului STAR

  • Modelul de unificare al galaxiilor cu nucleu activ

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 16/22

    gaura neagra supermasiva(M ∼ 107 − 109 M⊙) ro-tativa, inconjurata de undisc de accretie

    in Blazari:viteze supraluminale, doaraparent datorita efectuluiDoppler

  • Radiatia de sincrotron in jeturile GNA: M87

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 17/22

    emisie de radiatie de sin-crotron pe tot spectrul decontinuum (de la X-ray panain radio)

  • Radiatia de sincrotron in jeturile GNA: M87

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 17/22

    rezolutie mai buna cu VLBI (Very Long Base Interferometry);lungimi de unda mai mici

    corelator: interferenta undelor coerente de la statiile VLBI

  • Radiatia de sincrotron in jeturile GNA: M87

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 17/22

    rezolutie mai buna cu VLBI (Very Long Base Interferometry);lungimi de unda mai mici

    corelator: interferenta undelor coerente de la statiile VLBI

  • Sagittarius A∗ (Sgr A∗): determinarea masei gaurii negre

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 18/22

    Sgr A∗ = centrul galaxiei noas-tre

    masa gaurii negre din miscareaKepleriana a stelelor in jurul eiM ∼ 106 M⊙

  • Sagittarius A∗ (Sgr A∗): determinarea spinului gauriinegre

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNACum ?

    Cen A

    SpectreSpectreleGNA-urilor

    GNA

    Sincrotron

    Masa GN

    “Umbra” GN

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 19/22

    urmarirea radiatiei emise de catre un element din discul de acretie;cand acesta trece prin “spatele” gaurii negre, apare o scadere a in-tensitatii radiatiei emise, deci o “umbra”

  • SISTEME BINARE

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 20/22

  • Sisteme binare emitatoare de radiatie X

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 21/22

    emit copios in domeniul radiatiilor X datorita incalzirii gazului dindiscul de acretie al gaurii negre

  • Cygnus X-1

    SUMAR

    CE SUNT ?

    CUM SEFORMEAZA ?

    UNDE ?

    CUM CRESC ?

    GNA

    BINARE

    Ioana Duţan Gaurile negre – 22/22

    cea mai apropiata gaura neagra de noi, 5×1016 km

    gaura neagra de masa stelara, M ∼ 14.8×M⊙

    orizontul executa 800 rotatii pe sec

    stea “albastra”, M ∼ 8−10×M⊙

    SUMARCE SUNT GAURILE NEGRE ?Ce sunt gaurile negre ?

    CUM SE FORMEAZA GAURILE NEGRE ?Cum se formeaza gaurile negre ?

    UNDE CREDEM CA EXISTA ?Unde credem ca exista ?

    CUM CRESC GAURILE NEGRE ?Cum creste o gaura neagra ?

    GALAXII CU NUCLEU ACTIVECum vedem galaxiile ?Centaurus ASpectrul de emisie al hidrogenuluiSpectrele galaxiilor cu nucleu activModelul de unificare al galaxiilor cu nucleu activRadiatia de sincrotron in jeturile GNA: M87Sagittarius A* (Sgr A*): determinarea masei gaurii negreSagittarius A* (Sgr A*): determinarea spinului gaurii negre

    SISTEME BINARESisteme binare emitatoare de radiatie XCygnus X-1