Astrofísica de Altas Energías - Universidad Nacional Autónoma de ...

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ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMAOUTLINE1 BROTES DE RAYOS GAMMA2 NÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIAS3 STARBURSTS4 CÚMULOS DE GALAXIAS5 CONCLUSIONES


BROTES DE RAYOS GAMMA (GRBS)


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMADESCUBRIMIENTOEn 1963, 117 países firmaron elTratado de prohibición parcial deensayos nucleares.Hacia finales de los 60’, lossatélites Vela (EEUU) detectarondestellos muy energéticos (γ) enel cielo.Los estadounidenses pensaronque eran pruebas nucleares delos rusos.La información se mantuvooculta durante varios a nos.Saltélite Vela


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMANO PODÍAN SER EVENTOS LOCALES...... porque su distribución en el cielo era isotrópica.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMAGRBS CORTOS VS. LARGOS


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMA¿QUÉ SON?En 1973 se publicó el primer artículo titulado Observationsof gamma-ray bursts of cosic origin, por Klebesadel,Strong & Olson.Fuentes galácticas o extragalácticas?Paczynski, Rees & Lamb (1994)


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMADESTELLOS LARGOSDuración de ∼ 2 s.Se los encuentra en galaxias conalta tasa de formación estelar.En muchos casos también seobservan supernovas tipo II endichas galaxias.Se los asocia a la muerte de unaestrella de gran masa(M ⋆ > 40 M ⊙ ).


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMADESTELLOS CORTOSDuración de ∼ 0.2 s.Se los encuentra en galaxiaselípticas (no siempre).Se los asocia a la fusión desistemas binarios de objetoscompactos (EN a + EN, ó EN +HN b ).Se espera detectar ondasgravitacionales de estas fuentes.a Estrella de neutronesb Hoyo negro


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMAEMISIÓNSe forman chorros muy colimados de partículas que semueven a velocidades relativistas (Γ ∼ 100 − 1000).En estos chorros se produce la emisión.Emisión γ: choques internos.Emisión de más baja energía (afterglow): choque externo.Cuando los chorros apuntan hacia nosotros es cuandopodemos ver la emisión (aún siendo fuentes extragalácticas)gracias a la amplificación por el efecto Doppler.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMABROTES DE RAYOS GAMMAPARA RESUMIRModelos de formación de GRBs largos y cortos.


NÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIAS (AGNS)


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASDESCUBRIMIENTOA principios de los 60’, se detectaron 2 fuentes (3C 273 y3c 49) cuyo espectro era “parecido” al de una estrella.Se los llamó “objetos cuasi-estelares” (QUASAR).Martin Schmidth se dió cuenta de que el espectro eracomo el de una estrella pero con las líneas corridas haciael rojo.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASMÁS OBSERVACIONESAlgunas fuentes son intensas en radio y otras no.Algunas fuentes presentan chorros y otras no.Algunas fuentes presentan intensas líneas de emisión yotras no.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASMODELO UNIFICADOTodas las fuentes son intrínsecamente iguales... lo que cambiaes la orientación con respecto a la dirección de observación.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASBÁSICOEn el centro de las galaxias, el gas y las estrellas disipansu energía y momento angular a través de la friccióndinámica y caen al hoyo negro supermasivo con masaM BH ∼ 10 6 − 10 10 M ⊙ .La actividad podría estar asociada a colisiones con otrasgalaxias.Esto ocurre en alguna etapa de la vida de las galaxias.La materia que cae el hoyo negro forma un disco deacreción (por conservación del momento angular), el cualesta rodeado por un toro de gas y polvo, y una corona(atmósfera caliente y tenue).La acreción de materia por el hoyo negro en el centro de lagalaxia permite la formación de chorros bipolares departículas con factores de Lorentz Γ ∼ 10.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASRESUMIENDO...SMBH: M BH ∼ 10 6 − 10 10 M ⊙ .Accreción de materia a través deun disco.Eyección de materia a través dechorros bipolares y relativistas.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASEMISIÓNLos AGNs emiten en todo el espectro electromagnético, desderadio hasta rayos γ.Chorros: emisión no térmica.Disco: térmica (rayos X).Corona: no térmica.BLR y NLR: líneas en el óptico yen el ultravioleta.RadiogaM87


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASEMISIÓNRadiogalaxia Centaurus A


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMANÚCLEOS ACTIVOS DE GALAXIASEMISIÓN DE RAYOS γ


STARBURSTS


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMASTARBURSTSCARACTERÍSTICAS GENERALESAlta tasa de formaciónestelar(Ṁ ∼ 10 − 1000 Ṁ⊙ yr −1a ).Cúmulos densos dematerial molecular.Fuentes muy luminosas enel infrarrojo.a En la Vía Láctea, Ṁ ∼ 1 Ṁ⊙ yr−1 .M82


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMASTARBURSTSEMISIÓN DE RAYOS γNo está claro cual es el proceso de emisión.Podrían ser supernovas...


CÚMULOS DE GALAXIAS


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMACÚMULOS DE GALAXIASCARACTERÍSTICAS GENERALES (I)Son las estructuras virializadas más grandes del Universo.Materia oscura ∼ 90 %Materia bariónica ∼ 10 %Galaxias ∼ 10 %Gas ∼ 90 %ComaGas caliente (T ∼ 10 7 − 10 8 K) y difuso (n ∼ 10 −3 cm −3 ).


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMACÚMULOS DE GALAXIASCARACTERÍSTICAS GENERALES (II)Agrupaciones de cientos de galaxias.Se ubican en los nudos de los filamentos del Universo.Acreción de material a través de los filamentos.Fusiones con otros cúmulos.Se producen ondas de choque a gran escala.


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMACÚMULOS DE GALAXIASLA FUENTE ABELL 3376M vir ∼ 5.2 × 10 14 M ⊙R vir ∼ 1.4 − 1.7 Mpcz = 0.046 (d L ∼ 600 Mpc)L X = 2 × 10 44 erg s −1L Radio (1.4 GHz) = 2.1 × 10 40 erg s −1


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMACÚMULOS DE GALAXIASEMISIÓNLos cúmulos de galaxias son fuentes intensas de rayos Xtérmicos producidos por el gas calentado en los choquesde acreción.Los choques de fusión podrian acelerar partículas hastaenergías muy altas, y estas producir rayos γ.Sin embargo, aún no hemos detectado rayos γprovenientes de estas fuentes (aunque muchos modelosindican que deberian ser detectables...!).Coma


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMACONCLUSIONESPARA TERMINAR...La astrofísica de altas energías es un campo relativamentenuevo, con mucho por hacer!


ASTROFÍSICA DE ALTAS ENERGÍAS CLASE 3: FUENTES EXTRAGALÁCTICAS DE RAYOS X Y GAMMACONCLUSIONESALGUNAS PREGUNTAS POR RESPONDER¿Cuál es el origen de los rayos cósmicos extragalácticos?¿Por que no detectamos cúmulos de galaxias en rayos γ?¿Cómo resolvemos la inyección de partículas conE < mc 2 en el modelo de aceleración difusiva?¿Qué produjo el flare reciente del pulsar del Cangrejo?¿Cuál es el origen de las burbujas de rayos γ en el centrogaláctico?¿Cuál es la nturaleza del objeto compacto en algunosMQs?¿De qué tipo de partículas están compuestos los chorrosrelativistas?a.araudo@crya.unam.mx

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