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El Universo violento y oscuro

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El Universo violento y oscuro Francisco J. Carrera Troyano Instituto de F sica de Cantabria Consejo Superior de Investigaciones Cient ficas y Universidad de Cantabria – PowerPoint PPT presentation

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Title: El Universo violento y oscuro


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 (Tgt106K ?ve-gtgt)
Efecto Compton inverso colisión e- muy
energéticos (vc) con fotones
Radiación sincrotrón e- muy energéticos (vc) en
campo magnético muy fuerte
7
Líneas de Emisión ...
Fluorescencia
CXC/M.Weiss
8
... y absorción
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
Rayos X del Sol reflejados en Júpiter
Rayos X Chandra
13
El Sol
Visible 6000K
Rayos X 10000000K
Rayos X SOHO
14
Escorpio X-1
15
Estrellas Binariascon 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
  • EliberadaGM/R?m
  • Más cuanto más compacto

17
Agujeros negros Qué son?
  • Agujero negro Superficie donde velocidad de
    escape velocidad de la luz
  • Radio de Schwarzschild RS2GM/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
21
Núcleos Galácticos Activos (AGN) El modelo
estándar
  • Agujero Negro supermasivo (M106-109 Masas
    Solares)
  • Disco de acreción (Tgt105K)
  • Chorro de e- muy energéticos colimados por el
    disco (10)

22
El cielo profundo
XMM Rayos X agujeros negros
HST Óptico estrellas
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 (vgtgt, rltlt)
  • 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
  • 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
  • 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
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