Noticias: (Inscripción los jueves al final de la clase)

Transcripción

1 Abril 10: P. Vildoso, M. Schöll, J. Vera Abril 12: L. Marfán, F. Holz, N. Mertens Abril 17: N. Kappes, M. Fuhrmann, J.B. Puel Abril 19: J. Celhay, P. Morandé, A. Navarrete Abril 24: P. Güentulle, J. Arrau, G. Pérez Abril 26: R. Gómez, F. Maturana, V. Covarrubias Mayo 3: C. Richard Mayo 8: A. Bustos, S. Lara, T. Rybertt Mayo 10: V. Núñez, A. Acuña, N. Maluenda Mayo 15: T. Hepner, M. Hasbún Mayo 17: J. Henríquez Mayo 22: J. Astroza, M. Mora Mayo 24: J. Rivera Mayo 29: A. Eyzaguirre, F. Lagos Mayo 31: Junio 5: Junio 7: Á. Saavedra Junio 12: M. Fuenzalida Junio 14: N. Risso, E. Grau, J. Alcalde Noticias: (Inscripción los jueves al final de la clase) 1

2 Examen n Martes 19, módulo 4 u horario de clase n sala??? u será avisada por n n Entra toda la materia del curso, pero con más énfasis en lo de después de I1. sin calculadora, apuntes, teléfonos, etc clase jueves 21 junio? 2

3 Temario Distancias Movimientos y tiempos La Radiación Los Planetas Las Estrellas Las Galaxias El Universo Núcleos Activos Agujeros Negros Supermasivos Expansión del Universo Big Bang Aceleración del Universo 3

4 Núcleos activos de galaxias (AGN) y agujeros negros supermasivos 4

5 Cuásares Comienzo de la exploración del Universo en radio en los 1950s. Se descubrían fuentes de radio. Se buscaban contrapartes ópticas y se encontraban galaxias muy lejanas. Luminosidades intrínsecas gigantescas. Catálogo 3C (1960s): algunas fuentes puntuales azules, parecían estrellas, pero tenían espectros muy raros. Quasi-stellar radio sources, quasars Otros objetos descubiertos después no tenían emisión de radio. Quasi-stellar objects, QSOs. Ambas denominaciones se usan hoy indistintamente. 5

6 La Radiogalaxia Cygnus A Fuente central compacta e intensa + radio lobes extendidos y difusos. Cyg A tiene redshift z=0,06, o 750 millones de años luz de distancia. En algunas ocasiones hay manchas calientes y fuentes secundarias años luz galaxia jet 6

7 AGN Vamos a llamar estas (y otras) fuentes Núcleos Galácticos Activos (Active Galactic Nuclei, AGN) Luminosidades muy altas (>LMW) Emisión de energía no estelar (no es la suma de espectros estelares) Altamente variable Origen de emisión en región muy compacta Presencia de jets y lóbulos Espectros con líneas de emisión anchas (velocidades muy altas) Cómo se puede producir tanta energía en un volumen tan pequeño? Cuál es el origen de los jets y radio lobes? Por qué se produce energía desde rayos X hasta infrarrojo y radio? 7

8 Agujeros negros supermasivos (Supermassive black holes, SMBHs) Parece ser la única opción para explicar estas observaciones. Materia cae en el potencial gravitatorio del SMBH, se calienta y emite mucha energía. Como hoyos negros estelares, pero millones de veces más grandes. 8

9 BHs Estelares y Supermasivos Los BHs vienen en dos tamaños: BHs de masas estelares 5 20 Mo Resultado de una explosión de una SN BHs supermasivos > Mo Viven en el centro de las galaxias 9

10 SMBHs y acreción Materia al caer a un BH puede emitir hasta % de su masa (E = mc 2 ). Fusión nuclear tiene eficiencia menor al 1%. SMBHs son chicos en tamaño; pueden variar muy rápidamente. Gas caliente puede emitir rayos X. Material alrededor reprocesa energía, transformándola a otras frecuencias. 10

11 Radio Jets de BHs Muchos BHs emiten jets. El material en el jet se mueve con v=0.9c. El jet está compuesto de electrones y positrones. Los campos magnéticos que rodean el BH expulsan material, formando el jet. La interacción del material del jet con el campo magnético causa la emisión de radio. Ésa es la radiación de sincrotrón. 11

12 Nuestro Modelo para el Jet El campo magnético del disco circundante canaliza material hacia el jet. Las partículas cargadas que se mueven en el campo magnético radían energía. 12

13 La Galaxia Elíptica M87 13

14 Origen del Jet en Radio 14

15 Nuestro Modelo para un AGN Este modelo unificado parece explicar todas las observaciones más importantes. disco de acreción: produce radiación óptica y UV toro: produce radiación IR zonas que se mueven rápido, donde se producen líneas de emisión anchas. zonas más lentas, donde se producen líneas de emisión angostas. Jets (chorros) Variabilidad rápida: tamaño pequeño 15

16 Todas las galaxias tienen SMBHs? Parece que sí. Al menos todas las que se pueden estudiar en detalle muestran evidencia. No todos los SMBHs están acretando materia -> no los detectamos como AGNs. Tenemos que buscar efectos gravitatorios, básicamente gas y estrellas moviéndose rápido. Ejemplo más claro: nuestro centro galáctico. 16

17 17

18 En otras galaxias no vemos estrella individuales, pero igual podemos medir efecto dinámico de agujero negro central. 18

19 Galaxias y Cosmología 19

20 Redshift de galaxias cercanas Durante los años 20 Hubble observó muchas galaxias cercanas, midiendo sus distancias. La gran mayoría de ellas tenían el espectro corrido al rojo (redshift). Doppler: se están alejando de nosotros. Mientras más lejos, más rápido de alejan. 20

21 Ley de Hubble Se descubrió observacionalmente que las galaxias distantes se están alejando de la nuestra: expansión del Universo. Además, cuánto más lejos está una galaxia, su velocidad de recesión es más elevada. Este corrimiento al rojo (redshift) cosmológico es la ley de Hubble, que sirve para medir distancias a las escalas más grandes. 21

22 V = H0D Ley de Hubble 22

23 Ley de Hubble V = H0D Redshift (o velocidad de alejamiento, recesión) de galaxias es proporcional a su distancia. Todo se aleja de nosotros... Estamos en el centro del Universo? No, lo entendemos como expansión del Universo. Galaxias se alejan de todas las demás. Espacio crece entre ellas, como masa en pan de pascua. Galaxias mismas no crecen, como las pasas. 23

24 Expansión del Universo V D Ley de Hubble 24

25 Expansión del Universo Galaxias se alejan unas de otras. Pan de pascua tiene centro y bordes, parece que el Universo no. Principio Cosmológico: todo lugar en el Universo es equivalente. Mejor analogía puede ser superficie de globo inflándose. 25

26 Comienzo del Universo Si el Universo se está expandiendo, podemos suponer que antes era más pequeño. En algún momento puede haber sido infinitamente pequeño: big bang. Hace cuánto tiempo fue esto? Medimos V = H0D en las galaxias Suponiendo V ha sido constante, 1/H0 nos da el tiempo en que expansión comenzó. 1/H0 se llama tiempo de Hubble, aprox 1, años. 26

27 Universo en expansión: modelos posibles 27

28 Evolución del Universo Últimos 15 años: astrónomos observaban supernovas lejanas (standard candles), comparando sus brillos con los redshifts. Esto permite medir distancia de dos maneras distintas luminosidad (uniforme) ley de Hubble (expansión) Esperaban medir cómo ha frenado la expansión. Encontraron lo contrario, Universo estaría acelerando! No sabemos por qué. Energía Oscura Constante Cosmológica Quintaesencia Líderes de equipos que hicieron el descubrimiento recibieron Nóbel de Física En uno de ellos participó astrónomo UC Alejandro Clocchiatti. 28

29 Nobel de Física visita Chile para agradecer el aporte nacional a su descubrimiento Hasta octubre de 2011 el astrónomo de la Universidad Nacional de Australia Brian Schmidt estaba dedicado totalmente a tratar de entender cómo funciona el universo. Pero un simple llamado cambió su vida, por lo menos durante un año. Junto a Adam Riess y Saul Perlmutter, ganó el Premio Nobel de Física por descubrir que el universo se expande aceleradamente. Desde entonces, se ha convertido en una especie de celebridad que no para de viajar por el mundo para compartir con el público común su trabajo. En ese periplo, que él llama una especie de año sabático, decidió aceptar la invitación que los astrónomos Mario Hamuy y Alejandro Clocchiatti -de la Universidad de Chile y Católica, respectivamente- le hicieron para venir a Chile la última semana de junio. Voy para retribuir y agradecer a la gente en Chile lo que aportaron al trabajo, dice el astrónomo desde Australia. La astronomía chilena tuvo un papel importante en el descubrimiento (de la expansión acelerada del universo), algo que, a veces, es fácil de olvidar, agrega. Entre el 25 y 28 de junio, Schmidt dará distintas charlas y participará en diversas reuniones. 29

30 Universo en expansión: modelos posibles Universos frenando 30