AGN ACTIVE GALACTIC NUCLEI

1. AGNACTIVE GALACTIC NUCLEI Facultad de Ciencias CTE II 2007

2. GALAXIAS DE NÚCLEO ACTIVO • Galaxias Seyfert. • Radio galaxias. • Quasars. • Blazars.

3. GALAXIAS SEYFERT • Carl Seyfert: 1943. • Galaxias con espectros de líneas de emisión anchas. • En su mayoría espirales. • Núcleo de apariencia “estelar”.

4. Galaxia Seyfert Galaxia normal Fuente puntual

5. RADIO GALAXIAS • Ondas de radio ↔ poder separador. • 1950’s: búsqueda de contrapartes en la banda visible. • Par de radio fuentes con una galaxia entre ambas. • Muchas eran elípticas normales, y otras con particularidades.

6. Radio galaxia M87 Galaxia elíptica 60 millones de a.l. Jet

7. Radio galaxia Centaurus A 10 millones de a.l. Radio lóbulos Radio lóbulos

8. 700 millones de a.l.

9. QUASARS • Quasi stellar radio sources. • Fuertes emisores de radio. • Originalmente, apariencia estelar. • Interpretación de espectros: grandes redshifts. • Distancias cosmológicas. • Cientos de veces más luminosos que una galaxia normal.

10. 7 mil millones de años luz Galaxia elíptica Quasar 9 mil millones de años luz

11. BLAZARS • Originalmente “estrellas variables”. • 1970’s: BL de la constelación Lacertae. • Rápida y amplia variabilidad de intensidad de radiación. • Espectro “casi plano”. • Se mide el redshift en mínimo de intensidad. • Distancias cosmológicas.

12. CONTINUO DE AGN • Inicialmente índice espectral a =1. • Hoy 0.3 < a < 2 sólo constante en radio e infrarrojo. • No térmica. Visible

13. RADIACIÓN SINCROTÓN • Polarización. • Electrones relativistas cuya distribución de energías es una ley exponencial. • Fn crece para n→ 0 (hasta que el plasma de electrones se vuelve opaco a sí mismo). • Curva característica, distinta a la radiación térmica.

14. Seyfert Seyfert

15. ESTIMACIÓN DEL TAMAÑO • Esfera con pulso de luz simultáneo. • La luz viaja una distancia adicional: l2 - l1 = R • El pulso se retarda un máximo de Dt = R/c • Por ejemplo: Dt = 1día → R = 1 día luz • Típicamente: Dt = 1hora → R = 7.2 u.a.

16. LÍMITE DE EDDINGTON • Límite superior de luminosidad • simetría esférica • fuerza de gravedad • presión de radiación • opacidad debida a la dispersión por electrones

17. Radio de Schwarzchild. Tamaño típico 7.2 u.a. Con la distancia y flujo, se calcula la luminosidad. ¿Agujero negro? RESULTADOS AGUJERO NEGRO SUPERMASIVO

18. GALAXIAS “NORMALES” • Galaxias de tipo temprano. • Típicas líneas de absorción de estrellas gigantes rojas.

19. GALAXIAS “NORMALES” Ha OII Hb OIII • Galaxias de tipo intermedio. • Líneas de emisión de Balmer. • Ha: 656.3 nm (3→2), Hb: 486.1 nm (4→2).

20. GALAXIAS “NORMALES” Ha OII Hb OIII • Galaxias de tipo tardío. • Las líneas de emisión son típicas de regiones HII → se explican con estrellas jóvenes y masivas (fuerte UV) que ionizan el medio interestelar.

21. finas anchas Hb Ha finas Hb

22. Hb correspondencia Ha Hb

23. ENSANCHAMIENTO DOPPLER • Si fuese por temperatura T ~ 108 K • Presencia de FeII sugiere sólo T ~ 104 K • Se debe al efecto Doppler → gas en rápido movimiento. • Líneas anchas: 1000 a 5000 km/s. • Líneas angostas: 500 km/s

24. La mayoría son espirales. Núcleo: importante radiación no estelar. Variabilidad de intensidad de radiación. Seyfert 1: Líneas anchas y angostas. Seyfert 2: Sólo líneas angostas. GALAXIAS SEYFERT

25. Potentes en radio, más que Seyferts. Dos formas: Core-halo. Lobe-radio (jets). Elípticas o S0. Importante radiación no estelar (sincrotón). Variabilidad de intensidad de radiación. BLRG: Líneas anchas y angostas. NLRG: Sólo líneas angostas. RADIO GALAXIAS

26. Quasar

28. QUASARS • Quasars y QSO’s. • Quasars potentes en radio. • P5GHz > 1024.7 W Hz-1 • QSO’s radio poder inferior. • P5GHz = 1022 – 1024 W Hz-1 (<1024.7) • Quasars, QSO’s, Sy1, BLRG: • Continuo de ley exponencial y líneas de emisión anchas. • QSO’s más luminosos que Sy1 y BLRG.

29. Seyfert 2 Líneas angostas Líneas anchas Seyfert 1

30. UNIFICACIÓN DE SEYFERTS • Dentro de una Seyfert 2, parece haber un núcleo de Seyfert 1. • En la Seyfert 2, materia tapa el núcleo más potente. • La reflexión polariza la radiación. • Se percibe por radiación reflejada fuera del núcleo.

31. UNIFICACIÓN GLOBAL • Correlación de luminosidades: • continuo carente de rasgos (alrededor de 480 nm) • línea Ha • Sy1, Sy2, BLRG, NLRG, Quasars y QSO’s lo verifican. • Continuo produciría la emisión de las líneas.

32. GENERACIÓN DE ENERGÍA • Agujero negro y disco de acreción. • Momento angular y viscosidad. • Observador lejano: E = mc2, liberación de energía en reposo. • Órbitas estables: • r = 3 RS↔5.72% energía de unión gravitatoria es masa en reposo. • r = 0.5 RS ↔ 42.23%

33. DINÁMICA DEL MODELO 1 parsec 1 mes luz

34. CONSUMO • Quasars más luminosos: 1 a 10 M☼ por año. • AGN’s menos luminosos, requieren 10 a 100 veces menos. Ldisk = LEddington M = 108 M☼ h = 0.1 Ldisk = 1.5 × 1039 Watt

35. JETS Y LÓBULOS • Campo magnético: • plasma del disco • agujero negro. • Mecanismos de colimación. • Radiación sincrotón. • Doppler beaming. • Esencialmente galaxias elípticas.

36. MODELO UNIFICADO • Agujero negro. • Disco de acreción: • radiación no térmica. • Nubes que generan líneas anchas. • Toroide opaco en UV y visible. • Nubes que generan líneas finas. • ÁNGULO DE VISIÓN.

40. EVOLUCIÓN DE QSO’s • Un número constante de quasars disminuyen su luminosidad con el tiempo. • ¿Un mismo objeto evoluciona? • ¿Se trata de un promedio de objetos de corta vida?

41. LA ÉPOCA DE LOS QUASARS • Mayor número en el pasado. • Máximo hacia z ~ 2.2. • ¿Formación de los quasars o problema con las observaciones?

42. ¿FORMACIÓN DE GALAXIAS? • Quasars: en el pasado, mayor acreción de materia por los agujeros negros supermasivos. • Papel importante de los procesos de mergers: duración relativamente corta. • Galaxias elípticas en centros de supercúmulos: mergers. • Interacción gravitatoria: en QSO’s y Seyfert hay 6 veces más que en las galaxias normales.

43. MODELO EVOLUTIVO • Quasars y Blazars → Radio galaxias → Galaxias elípticas normales • QSO’s → Seyfert → Galaxias espirales normales • Por interacción gravitatoria, una galaxia normal podría transformarse en AGN.

45. VALORACIONES CRÍTICAS • El disco es pequeño o no aparece. • ¿Redshifts no debidos a distancias cosmológicas? • Quasars hoy son muchos rojos y con átomos pesados: ¿starburst?

46. REFERENCIAS • Astronomy Today. Mc Millan, Chaisson. • 21 Century Astronomy. Burstein, Blumenthal, Greely, Smith, Voss, Wegner, Hester. • An introduction to modern astrophysics. Carroll, Ostlie. • Curso de astrofísica II. Coziol. Universidad de Guanajuato. http://www.astro.ugto.mx/cursos/astrofisicaII/AstrofisicaII_Parte_II/segunda_parte.htm • Galaxies and the Universe. Keel. University of Alabama. http://www.astr.ua.edu/keel/galaxies/ • Sitio del Hubble Space Telescope: http://hubblesite.org/ • Physics, structure and fueling of AGN. Osterbrock. • Unified models for AGN and quasars. Antonucci. • Black hole models for AGN. Rees.