1 AGN ACTIVE GALACTIC NUCLEI Facultad de Ciencias CTE II 2007

2 GALAXIAS DE NÚCLEO ACTIVO Galaxias Seyfert. Radio galaxias. Quasars. Blazars.

3 GALAXIAS SEYFERT Carl Seyfert: –Galaxias con espectros de líneas de emisión anchas. –En su mayoría espirales. –Núcleo de apariencia “estelar”.

4 Galaxia SeyfertGalaxia normal Fuente puntual

5 RADIO GALAXIAS Ondas de radio ↔ poder separador. 1950’s: búsqueda de contrapartes en la banda visible. Par de radio fuentes con una galaxia entre ambas. Muchas eran elípticas normales, y otras con particularidades.

6 Galaxia elíptica 60 millones de a.l. Radio galaxia M87 Jet

7 Radio lóbulos Radio galaxia Centaurus A 10 millones de a.l.

8 700 millones de a.l.

9 QUASARS Quasi stellar radio sources. Fuertes emisores de radio. Originalmente, apariencia estelar. Interpretación de espectros: grandes redshifts. Distancias cosmológicas. Cientos de veces más luminosos que una galaxia normal.

10 Quasar Galaxia elíptica 9 mil millones de años luz 7 mil millones de años luz

11 BLAZARS Originalmente “estrellas variables”. 1970’s: BL de la constelación Lacertae. Rápida y amplia variabilidad de intensidad de radiación. Espectro “casi plano”. Se mide el redshift en mínimo de intensidad. Distancias cosmológicas.

12 CONTINUO DE AGN Inicialmente índice espectral  =1. Hoy 0.3 <  < 2 sólo constante en radio e infrarrojo. No térmica. Visible

13 RADIACIÓN SINCROTÓN Polarización. Electrones relativistas cuya distribución de energías es una ley exponencial. F crece para → 0 (hasta que el plasma de electrones se vuelve opaco a sí mismo). Curva característica, distinta a la radiación térmica.

14 Seyfert

15 ESTIMACIÓN DEL TAMAÑO Esfera con pulso de luz simultáneo. La luz viaja una distancia adicional: l 2 - l 1 = R El pulso se retarda un máximo de  t = R/c Por ejemplo:  t = 1día → R = 1 día luz Típicamente:  t = 1hora → R = 7.2 u.a.

16 LÍMITE DE EDDINGTON Límite superior de luminosidad –simetría esférica –fuerza de gravedad –presión de radiación –opacidad debida a la dispersión por electrones

17 RESULTADOS Radio de Schwarzchild. Tamaño típico 7.2 u.a. Con la distancia y flujo, se calcula la luminosidad. ¿Agujero negro? AGUJERO NEGRO SUPERMASIVO

18 Galaxias de tipo temprano. Típicas líneas de absorción de estrellas gigantes rojas. GALAXIAS “NORMALES”

19 Galaxias de tipo intermedio. Líneas de emisión de Balmer. –H  : nm (3→2), H  : nm (4→2). HH HH OII OIII GALAXIAS “NORMALES”

20 GALAXIAS “NORMALES” Galaxias de tipo tardío. Las líneas de emisión son típicas de regiones HII → se explican con estrellas jóvenes y masivas (fuerte UV) que ionizan el medio interestelar. HH OII HH OIII

21 anchas finas HH HH HH

22 correspondencia HH HH HH

23 ENSANCHAMIENTO DOPPLER Si fuese por temperatura T ~ 10 8 K Presencia de FeII sugiere sólo T ~ 10 4 K Se debe al efecto Doppler → gas en rápido movimiento. Líneas anchas: 1000 a 5000 km/s. Líneas angostas: 500 km/s

24 GALAXIAS SEYFERT La mayoría son espirales. Núcleo: importante radiación no estelar. Variabilidad de intensidad de radiación. Seyfert 1: –Líneas anchas y angostas. Seyfert 2: –Sólo líneas angostas.

25 RADIO GALAXIAS Potentes en radio, más que Seyferts. Dos formas: –Core-halo. –Lobe-radio (jets). Elípticas o S0. Importante radiación no estelar (sincrotón). Variabilidad de intensidad de radiación. BLRG: –Líneas anchas y angostas. NLRG: –Sólo líneas angostas.

26 Quasar

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28 QUASARS Quasars y QSO’s. –Quasars potentes en radio. P 5GHz > W Hz -1 –QSO’s radio poder inferior. P 5GHz = – W Hz -1 (< ) Quasars, QSO’s, Sy1, BLRG: –Continuo de ley exponencial y líneas de emisión anchas. QSO’s más luminosos que Sy1 y BLRG.

29 Seyfert 2 Líneas angostas Líneas anchas Seyfert 1

30 UNIFICACIÓN DE SEYFERTS Dentro de una Seyfert 2, parece haber un núcleo de Seyfert 1. En la Seyfert 2, materia tapa el núcleo más potente. La reflexión polariza la radiación. Se percibe por radiación reflejada fuera del núcleo.

31 UNIFICACIÓN GLOBAL Correlación de luminosidades: –continuo carente de rasgos (alrededor de 480 nm) –línea H  Sy1, Sy2, BLRG, NLRG, Quasars y QSO’s lo verifican. Continuo produciría la emisión de las líneas.

32 GENERACIÓN DE ENERGÍA Agujero negro y disco de acreción. Momento angular y viscosidad. Observador lejano: E = mc 2, liberación de energía en reposo. Órbitas estables: –r = 3 R S ↔ 5.72% energía de unión gravitatoria es masa en reposo. –r = 0.5 R S ↔ 42.23%

33 DINÁMICA DEL MODELO 1 parsec 1 mes luz

34 CONSUMO Quasars más luminosos: 1 a 10 M☼ por año. AGN’s menos luminosos, requieren 10 a 100 veces menos. L disk = L Eddington M = 10 8 M☼  = 0.1 L disk = 1.5 × Watt

35 JETS Y LÓBULOS Campo magnético: –plasma del disco –agujero negro. Mecanismos de colimación. Radiación sincrotón. Doppler beaming. Esencialmente galaxias elípticas.

36 MODELO UNIFICADO Agujero negro. Disco de acreción: –radiación no térmica. Nubes que generan líneas anchas. Toroide opaco en UV y visible. Nubes que generan líneas finas. ÁNGULO DE VISIÓN.

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40 EVOLUCIÓN DE QSO’s Un número constante de quasars disminuyen su luminosidad con el tiempo. ¿Un mismo objeto evoluciona? ¿Se trata de un promedio de objetos de corta vida?

41 LA ÉPOCA DE LOS QUASARS Mayor número en el pasado. Máximo hacia z ~ 2.2. ¿Formación de los quasars o problema con las observaciones?

42 ¿FORMACIÓN DE GALAXIAS? Quasars: en el pasado, mayor acreción de materia por los agujeros negros supermasivos. Papel importante de los procesos de mergers: duración relativamente corta. Galaxias elípticas en centros de supercúmulos: mergers. Interacción gravitatoria: en QSO’s y Seyfert hay 6 veces más que en las galaxias normales.

43 MODELO EVOLUTIVO Quasars y Blazars → Radio galaxias→ Galaxias elípticas normales QSO’s → Seyfert → Galaxias espirales normales Por interacción gravitatoria, una galaxia normal podría transformarse en AGN.

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45 VALORACIONES CRÍTICAS El disco es pequeño o no aparece. ¿Redshifts no debidos a distancias cosmológicas? Quasars hoy son muchos rojos y con átomos pesados: ¿starburst?

46 REFERENCIAS Curso de astrofísica II. Coziol. Universidad de Guanajuato. Galaxies and the Universe. Keel. University of Alabama. Sitio del Hubble Space Telescope: / Physics, structure and fueling of AGN. Osterbrock. Unified models for AGN and quasars. Antonucci. Black hole models for AGN. Rees. Astronomy Today. Mc Millan, Chaisson. 21 Century Astronomy. Burstein, Blumenthal, Greely, Smith, Voss, Wegner, Hester. An introduction to modern astrophysics. Carroll, Ostlie.