Blazare. Historisch Aktive Galaxien Blazare Ergebnisse. Felicia Krauÿ Seminar zur Astro- und Teilchenphysik, 20. Juni 2011

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1 Historisch Aktive Galaxien Ergebnisse Felicia Krauÿ Seminar zur Astro- und Teilchenphysik, 20. Juni 2011

2 Historisch Entdeckung 1908 E. A. Fath: NGC 1068 Emissionslinien wie planetarischer Nebel sehr breite Emissionslinien Garcia-Lorenzo, Mediavilla & Arribas, / 33

3 Historisch Entdeckung 1918: Heber D. Curtis: Entdeckung optischer Jet (M87) 1926: E. Hubble: Emissionslinien in mehreren Objekten stark rotverschoben extragalaktische Quellen 1929: BL Sonneberg, Stern Lac Sternwarte veränderlicher M87 Jet (HST) N 3 / 33

4 Historisch Entdeckung 1943 C. Seyfert: Spiralgalaxien mit Emissionslinien Seyfert-Galaxien : Radio Surveys: viele unbekannte Quellen Quasar (quasi-stellar radio source) 1963 M. Schmidt: 3C273 bei z=0.158 d 680 Mpc Quasar (NAOJ) N 4 / 33

5 Historisch Entdeckung 1943 C. Seyfert: Spiralgalaxien mit Emissionslinien Seyfert-Galaxien : Radio Surveys: viele unbekannte Quellen Quasar (quasi-stellar radio source) 1963 M. Schmidt: 3C273 bei z=0.158 d 680 Mpc Quasar (NAOJ) N 5 / 33

6 Aktive Galaxien Klassizierung Hohe Leuchtkraft ( L ) Emission aus kleinem Gebiet im Zentrum Kontinuumsemissionen im gesamtem Spektrum breite Emissionslinien im optischen und UV Aktiver Kern: Supermassives Schwarzes Loch (SMBH) ( 10 8 M ) 6 / 33

7 Aktive Galaxien Klassizierung 7 / 33

8 Aktive Galaxien Standard Modell AGN - Modell (Urry & Padovani 1995) N AGN - Modell (NASA/CXC/M.Weiss) 8 / 33

9 SED (Spectral Energy Distribution) ν 2 F = ν 1 f dν = ln(ν 2 ) ln(ν 1 ) ν f d(lnν) f: spektrale Energiedichte J ( s m 2 Hz ) Ian Robinson, Active Galactic Nuclei, / 33

10 SED (Spectral Energy Distribution) mit α 1 Fν = C ν α νfν konstant: nicht thermische Emission Ian Robinson, Active Galactic Nuclei, 10 / 33

11 Blazar Sequenz gemitteltes Blazar Spektrum, (Donato et al. 2001) 11 / 33

12 SED (Spectral Energy Distribution) gemitteltes Blazar Spektrum, (Donato et al. 2001) typisches Spektum eines Blazars zwei Peaks simultane Beobachtungen in verschiedenen Wellenlängen notwendig 12 / 33

13 Multiwellenlängen-Astronomie Multiwellenlängenbeobachtungen Radio: Eelsberg, VLBI, VLA,.. IR: IRAS, Herschel UV/Optisch: zb. Swift/XMM X -ray: Chandra, Swift, XMM-Newton, Suzaku, RXTE SED, (Ian Robson, Active Galactic Nuclei, 1996.) Gamma: Hess, Fermi, Agile 13 / 33

14 Multiwellenlängen-Astronomie Probleme Variabilität der zeitnahe Beobachtungen notwendig erdgebundene Beobachtungen: nur nachts Satelliten: 90 zur Sonne 14 / 33

15 Multiwellenlängen-Astronomie C. Müller 15 / 33

16 TANAMI 16 / 33

17 TANAMI (NASA/Fermi LAT/TANAMI) Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry VLBI - Monitoring (Very Large Baseline Interferometry) 8.4 and 22 GHz 17 / 33

18 TANAMI SED (Roopesh Ojha, Tanami) 18 / 33

19 MOJAVE ( VLBA Beobachtungen 15 GHz N 19 / 33

20 SED (Spectral Energy Distribution) gemitteltes Blazar Spektrum, (Donato et al. 2001) Ursache für die beiden Peaks? 20 / 33

21 SED (Spectral Energy Distribution) Der erste Höcker: Synchrotron-Strahlung entsteht wenn geladene Teilchen in einem Magnetfeld beschleunigt werden Synchrotronstrahlung ist linear polarisiert bei relativistischen Geschwindigkeiten stark kollimierter Strahlungskegel Änderung der Jet Geschwindigkeit Flussänderungen erklären Variabilität ( N 21 / 33

22 Synchrotron-Strahlung (Shu, 1991) (SED 3C273, (Türler et al., 1999)) Überlagerung der Synchrotronstrahlung: Potenzgesetz 22 / 33

23 Synchrotron-Strahlung Bei kleinen Energien: Elektronen absorbieren Synchrotron-Photonen Synchrotron Selbst - Absorption 23 / 33

24 SED (Spectral Energy Distribution) Der zweite Höcker? Verschiedene Modelle genauere Betrachtung notwendig Leptonisches vs. hadronisches Modell 24 / 33

25 Leptonisches Modell relativistisches Jetplasma aus Elektronen und Positronen zweiter Höcker durch Inverser Compton E ekt (NASA) N 25 / 33

26 Inverser Compton Eekt γ + e γ + e Inverser Compton Eekt: hochenergetisches Elektron streut an niederenergetischem Photon Intern: Photonen entstehen im Jet (Synchrotron-Self-Compton) Extern: Photonen kommen von auÿen 26 / 33

27 Inverser Compton Eekt E RS = E LS γ (1 βcosθ) E LS = E RS γ (1 + βcosθ ) da θ π 2 E = E γ 2 gemitteltes Blazar Spektrum, (Donato et al. 2001) 27 / 33

28 Leptonisches Modell SED: PKS (Roopesh Ojha/Tanami) 28 / 33

29 Leptonisches Modell Zusammenfassung Elektronen haben wenig Masse Beschleunigung leichter gute Übereinstimmung beim Synchrotronhöcker SSC gute Erklärung für zweiten Höcker Problem: Ladungsneutralität (Elektronen und Positronen im Jet vorhanden) 29 / 33

30 Hadronisches Modell Hochrelativistische Protonen im Jetplasma Erster Höcker: ebenfalls durch Synchrotronstrahlung Zweiter Höcker: Proton-Proton und Proton-Photon Wechselwirkungen Beschleunigung: Schockfronten 30 / 33

31 Hadronisches Modell Proton-Proton Reaktionen produzieren Mesonen: Zerfall π 0 2γ π ± µ ± ν µ Detektion von Neutrinos wären guter Beweis für hadronisches Modell / 33

32 Hadronisches Modell Zusammenfassung gute Übereinstimmung im Ultrahochenergiebereich Neutrino-Beobachtungen notwendig 32 / 33

33 Ergebnisse Variabilität Kurzzeitvariabilität: Minuten - Tage, Flares, Interstellare Szintillation, Micro-lensing Langzeitvariabilität: Monate - Jahre, Akkretionssschwankungen Abdo et al / 33

34 Ergebnisse Extragalactic Background Light gesamte diuses Licht aller extragalaktischen Quellen Beitrag: 1 % des ankommenden Lichtes im UV-IR Messungen schwierig, da Quellen im Vordergrund viel stärker leuchten 34 / 33

35 Ergebnisse Extragalactic Background Light hohen Energien: γ -Strahlung reagiert mit EBL Aufschluss über EBL γ + γ EBL e + + e 35 / 33

36 Quellen Krolik, J.: Active Galactic Nuclei, Princeton 1999 Rybicki G., Lightman A.: Radiative Processes in Astrophysics, Wiley 2004 Longair M.: High Energy Astrophysics, Cambridge 2004 Wilms J., Kadler M.: Vorlesung Aktive Galaxien, SS 10 Wilms J., Kadler M.: Vorlesung Multiwellenlängenastronomie, SS 09

37 (cosmographica.com)