El Universo violento y oscuro

Presentación del tema: "El Universo violento y oscuro"— Transcripción de la presentación:

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

6 Procesos de emisión de rayos X
Radiación de frenado: colisiones e- ión en gas muy caliente (T>106K ve->>) Röntgen y la mano de su mujer (1/2 hora!) 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 ... y absorción Absorción fotoeléctrica

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

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

14 Escorpio X-1 FRX

15 Estrellas Binarias con 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 Agujeros negros: ¿Qué son?
Agujero negro: Superficie donde velocidad de escape = velocidad de la luz R v M v=2GM/R Epotencial=Egravitatoria Radio de Schwarzschild RS=2GM/c2: nada puede escapar de ese radio.

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

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

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

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

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

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

24 AGN como fuentes del FRX
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 Gilli et al 2000 Los rayos X duros son la forma más eficiente de detectar la población dominante de AGN (algunos sólo en esa banda -y submm-)  La mayoría de los AGN presentan absorción y están sin detectar

25 AGN y formación de galaxias
(Giga-años) tiempo 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