Agujeros Negros en los nucleos de todas las galaxias? Deborah Dultzin Instituto de Astronomia, UNAM. Congreso de la AMC 2012

Transcripción

1 Agujeros Negros en los nucleos de todas las galaxias? Deborah Dultzin Instituto de Astronomia, UNAM Congreso de la AMC 2012

2 Muerte de estrellas tipo solar: eyectan la atmosfera y dejan una enana blanca

3 estrellas masivas al final de su vida explotan y pueden un remanente que colapsa. Si este tiene hasta 3 masas solares, forma una estrella de neutrones Nebulosa del cangrejo.

4 pulsar del cangrejo imagen en rayos X del satelite CHANDRA

5 Agujeros negros de origen estelar cuando el remanente es de mas de unas 6 masas solares 1966: Zeldovich & Guseynov -> hay que buscar los de hoyos negros en binarias de rayos-x. Sistemas dobles de estrellas con una de ellas invisible, salvo por sus efectos dinamicos en la otra. Lo de la emision en Rayos X fue una una predicicon genial En 1970 se lanzo el primer satelite de Rayos X, llamado UHURU que descubrio varias binarias de rayos X. La primera: Cygnus X-1 resulto tener una componente invisible de 9 veces la masa del Sol -- EL OBJETO COLAPSADO EN Cyg X-1 ES UN HOYO NEGRO

6 OTRO TIPO DE HOYOS NEGROS? SI LOS SUPERMASIVOS EN LOS NUCLEOS DE LOS CUASARES Y GALAXIAS ACTIVAS

7 Hace 50 años se descubrieron los CUASARES (QUASARS) (acronimo del ingles: Quasi Stellar Radio So Sources) Cuando se logro determinar que el mas cercano se encuebtra a una distancia de 2500 millones de años luz (correspondiente a un corrimiento al rojo, z=0.16) la sorpresa fue mayuscula.

8 Andromeda nuestra vecina similar mas cercana (a 2 millones de años luz)

9 Andromeda, con sus 100,000 millones de estrellas, a la distancia del cuasar mas cercano NO SE VERIA! Se necesitaba un mecanismo de emision de energia MUCHO mas eficiente que energia termonuclear Estudios de variabilidad limitaban el TAMAÑO de la fuente de energia a las dimensiones del Sistema Solar ACRECION A UN AGUJERO NEGRO SUPERMASIVO (MILLONES DE VECES LA MASA DEL SOL) Zeldovich (1964) e independientemente Salpeter (1964)

10 La luminosidad total de un disco de acrecion alrededor de un objeto colapsado es L ½ GMM/R M es la masa del HN y M es lo que se traga en unidades de masas solares. La mitad de la luminosidad se radia en el disco de acrecion por friccion del gas La otra mitad en el borde interno por conversion de masa (gravitacional) en energia E = mc 2 = % de m: la masa en reposo de una particula en la ultima orbita estable ANTES de caer al hoyo negro comparar con eficiencia de energia de fusion nuclear en estrellas ( 0.7%)

11 Esquema de Nucleos Activos de Galaxias: Galaxias Seyfert, Cuasares, Radiogalaxias y Blazares * L ergs/seg; Se requiere que un hoyo negro de M BH masas solares se trague (acrete) de una a dos masas solares por año (*beaming)

12 Otros procesos generadores de energia Radiofrecuencias: radiacion sincrotronica (electrones relativistas en campos magneticos) Optico, UV y Rayos X suaves (< 2 KeV): emision termica por friccion (shear) en el disco de acrecion Rayos X duros (2-10 KeV) y Rayos Gama: efecto Compton inverso los electrones relativistas le pasan energia a los fotones. En el caso de rayos Gama puede haber efectos de orientacion ( beaming )

13 Radiogalaxia M87 radiacion sincrotronica

14 alguna evidencia observacional? O de cual fuman los astronomos?

15 NGC4261 HST light years 17 arcsec

16 Evidencia mas contundente: la VIA LACTEA (nuestra galaxia) tiene un hoyo negro de M 10 6 masas solares. Hasta antes de este descubrimiento la evidencia era indirecta, o, como dicen los abogados, circumstancial evidencia cinematica directa de movimiento de estrellas cerca del centro de la galaxia (en el IR)

17 EL GRAN SALTO Optica Adaptativa en el Infraojo Imágenes con camaras de OA en telescopios de gran diametro (8m): VLT (Very Large Telescopes (ESO Chile) + camara NACO (NAOS/CONICA) y telescopio Keck (Hawaii) + LGS (Laser Guide System) en Keck

18 Very Large Telescopes (VLT): 4 x 8m ANTU, KUEYEN, MELIPAL y YEPUN. (el Sol, la Luna, la Cruz del Sur y Venus en lengua mapuche) Cerro Paranal, desierto de Atacama, Chile

19 El centro de la Via Lactea imagen con Optica Adaptativa en el IR del VLT

20 Orbitas derivadas de de movimientos propios de estrellas observadas con OA en el IR con el telescopio VLT

21 Todas las galaxias tienen un Hoyo Negro en su centro? SI pero puede estar famelico y se puede volver a alimentar? SI por un choque con otra galaxia o incluso una interaccion cercana (menor a 300,000 años luz) la interaccion gravitacional lleva gas al nucleo (e.g. Hernandez Hibarra, Dultzin & Krongold 2011)

22 Qué hacemos en Mexico? Estudiar condiciones fisicas del gas mas proximo a los Hoyos Negros, determinacion de masas de HN, Evolucion de Cuasares Estudiamos actividad inducida por interacciones gravitacionales entre galaxias Monitoreo espectropolarimetrico de de Blazares de rayos Γ, etc

23 Observatorio Astronomico Nacional de San Pedro Martir, BC, Mexico telescopio de 2.1m

24 observando cuasares en SPM Jack Sulentic, Debora Dultzin & Alenka Negrete

25 Recientemente, como parte de su tesis doctoral A. Negrete encontro un metodo nuevo para determinar con mas presicion masas del HN en cuasares de alta z (z=3) a partir de las condiciones fisicas del gas alrededor Negrete, Dultzin, Marziani & Sulentic 2011)

26 Resultados de observaciones de cerca de 300 cuasares observados en San Pedro Matir, Mexico y en el VLT (ESO Chile) Sulentic, Marziani, Dultzin-Hacyan (2006) Cada espectro cubre la region de la linea de emision del Hidrogeno Hβ en el rango optico (para z<1) o In frarojo (para z=1-3) H o =70 Kms -1 Mpc -1, Ω M =0.3, Ω Λ =0.7,

27 Masas de Hoyo negro determinadas observacionalmente: M BH <10 10 M. Masa limite (e.g. Dultzin et al. 2007)

28 Interaccion de galaxias