Astrofísica de Altas Energías. (visita al zoológico de 2 horas) Oscar M. Martínez FCFM-BUAP

Transcripción

1 Astrofísica de Altas Energías (visita al zoológico de 2 horas) Oscar M. Martínez FCFM-BUAP

2 Y todo comienza con la energía

3 Gravitacional Acrecion Nuclear

4 En las estrellas normales, la generación de energía corre a cargo de los procesos nucleares Escala de tiempo Termica 2x 10 7 años Escala de tiempo Nuclear 1 x años

5 Sin embargo, en los objetos compactos, las cosas son diferentes: E acc = G Mm R La energía liberada por acreción es proporcional a M/R Comparemos la energía liberada por estos dos mecanismos en una estrella de neutrones típica (R = 10 Km y M = 1 Msol ) E acc 1 x m J H => He libera ~ mc 2 ~ 6 x m Joules - 20x mas pequeña!

6 Dada una relación M/R, la luminosidad producida,. dependerá de la tasa de masa que caiga m. L acc = de dt acc = GM R dm dt = GM m R Por lo que para alimentar una estrella de neutrones, cuya luminosidad es de J en rayos X necesitamos: Acrecion produce ~ J/kg. m = / kg/s ~ 3 x kg/año ~ 10-8 M /año

7 Así, los objetos compactos son los que emiten la mayor cantidad de energía, por lo que haremos una breve revisión de ellos y sus principales características: Estrellas binarias de rayos X, pulsares, estrellas de neutrones y hoyos negros estelares, novas, supernovas, núcleos activos de galaxias y estallidos de rayos gamma

8 La evolucion de las estrellas depende fundamentalmente de su masa

9 Baja masa Alta Masa Y la misma masa dicta su destino

10 Estrella de neutrones rotante Cuando estamos en la direccion de chorro, podemos ver la emision como un pulso intermitente

11 Aunque hay estrellas aun mas poderosas Las llamadas Magnetares Brújula movida por el campo magnético de la Tierra: 0,6 Gauss Pequeño imán, como los sujetapapeles de los frigoríficos: 100 Gauss Campo generado en la Tierra por los electroimanes más potentes: 4, Gauss Campo máximo atribuido a una de las denominadas estrellas blancas: Gauss Magnetares (SGRs y AXPs): ~ Gauss

12 Las llamadas binarias interactuantes presentan una evolucion diferente a las estrellas aisladas El caso extremo, son las llamadas estrellas novas.

13 La mayoria de las estrellas, nacen en grupos, asi, los sistemas binarios conocidos por su alta emision en Rayos X Algunos de estos sistemas llegan se les conoce como microcuasares

14 La etapa final de las estrellas, puede ser espectacular, las llamdadas Supernovas

15 RSN han sido clasicamente clasificados segun su morfologia en ondas de radio en 3 tipos: Tipo cascara:donde los electrones son acelerados en el frente de choque Crab-like o pleriones: donde las particulas relativistas son inyectadas por la estrella de neutrones central Compuestas: incluyen ambas componentes

16 Sin embargo, unos objetos poderosos estaban ocultos, con una casi inofensiva apariencia BL Lac 3C273

17 Esta es la llamada Galaxia Azul Ton 12 estudiada en los 60 s por Guillermo Haro y Victor Ambartumian

18 El los 60 s Carl Seyfert hizo un catalogo de estas extrañas galaxias

19 Verdadera Rareza surge al estudiarlas espectroscopicamente

20 Las rapidas y muy grandes variaciones, nos permiten inferir que la region de produccion de energia, es muy pequeña

21 LA mas cercana es la galaxia M87

22 Dos galaxias activas tipicas

23 Imágenes de galaxias emisoras fuertes en radio

24 Para Explicar el comportamiento de estos objetos, se propuso el llamado modelo unificado

25 Gracias a los programas de vigilancia sobre pruebas nucleares, en los 60 s tambien se descubrio un tipo de objetos muy poderoso los llamados GRB s o estallidos de rayos gamma

26 Y asi como se propuso el modelo unificado para las Galaxias activas, se tiene uno análogo para los GRB s

27 Telescopios de produccion de pares Telescopios de Cherenkov atmosferico Arreglos detectores de particulas GRO,FERMI MILAGRO, ARGO, CHARM,HAWC HESS, VERITAS,MAGIC, GeV 30 GeV - 70 TeV 100 GeV TeV Misiones espaciales: limitadas en area Gran area efectiva Gran area efectiva Libres de contaminacion de fondo Excelente rechazo de fondo Buen rechazo de fondo. Gran campo de vision/ciclo de trabajo largo Monitoreo y patrullaje de todo el cielo Fuentes Extragalacticas (AGNs, GRBs), PSRs, MQSO Materia oscura Reducido campo de vision/ ciclo de trabajo corto Estudio de fuentes puntuales y conocidas, limitadas en area Morfologia de fuentes TeV (SNRs, PWN) Alta resolucion espec. hasta 30 TeV Gran campo de vision/ ciclo de trabajo largo Monitoreo y patrullaje parcial del cielo (2/3) Estudio de fuentes extendidas Transitorios (GRBs) > 30 GeV Espectro hasta 100 TeV

28 Y porque es importante estudiar todo esto? Gracias a las supernovas, se formaron los elementos quimicos que nos constituyen, promueven la formacion de nuevas estrellas y como nos brindan informacion de los procesos que se dan a las condiciones fisicas extremas Son herramientas fundamentales para entender la evolución del universo, al permitir sondearlo desde muy remotas regiones y asi establecer modelos Gracias

29 Luminosidad de un disco de acrecion For an accretion disk with inner radius R, KE = T and PE = U: 2T + U = 0 from the Virial theorem hence T = - ½ U but U = - GMm/R for an infalling particle of mass m and so T = ½ GMm/R if E = T + U is total energy then E = ½ U = - ½ GMm/R or Luminosity = - ½ (GM/R) dm/dt 29