Czarne dziury o pośrednich masach

Czarne dziury o pośrednich
masach
Czyli odrobinę nieznanego w słabo znanym – Marcin Kolonko, czas 45 minut
Plan prelekcji

Wstęp – jak powstają czarne dziury?

Sygnatury ich występowania

Podział czarnych dziur ze względu na masę

Dowody obserwacyjne istnienia czarnych dziur o
„standardowych” (małych i wielkich) masach

Struktury powstające w pobliżu czarnych dziur

Kandydaci na czarne dziury o pośrednich masach

Idea QPO (Quasi-Periodic Oscillations) i zakończenie
Ewolucja GN, magnetarów i
czarnych dziur w gromadach
Ostatnie etapy ewolucji
gwiazd

Biały karzeł

Gwiazda neutronowa (pulsar, magnetar)

Czarna dziura o masie rzędu kilku(nastu) mas
Słońca

Czasem wybuch supernowej nie zostawia niczego
poza rozszerzającą się mgławicą

Brązowe i czarne karły – bardzo wolno ewoluują
Pochodzenie czarnych dziur
Supermasywna czarna
dziura
Czarna dziura w Drodze
Mlecznej
Po czym poznajemy
obecność czarnej dziury

Efekty grawitacyjne: III prawo Keplera

Efekty związane z akrecją (emisja rentgenowska)

Gdy duża masa „upchnięta” jest w podejrzanie
małej objętości

Teoretycznie powstaniu czarnej dziury może
towarzyszyć emisja fal grawitacyjnych

Soczewkowanie grawitacyjne – jako obiekt
przesłaniający
Dowody na istnienie cz.dz.
Rozmiary czarnych dziur?
Zlewanie się gwiazd
neutronowych oraz galaktyk
Rodzaje czarnych dziur

Gwiazdowe

Galaktyczne (supermasywne czarne dziury)

Kwantowe (ef. Hawkinga, nieudowodniony)

Pierwotne (z początków Wszechświata, ang.
primordial black holes)

? W gromadach kulistych (może)

? W halo galaktyk (pośrednie masy)
Gwiazdowa czarna dziura
Centrum Drogi Mlecznej
Czarne dziury w
gromadach kulistych
Poszukiwanie czarnych
dziur o pośrednich masach

W M82 X-1 wydają się świecić „gorące plamy” w
dysku akrecyjnym

SS 433 – mikrokwazar (gwiazdowa czarna dziura)

Teoria QPO (quasi-periodic oscillations –
Abramowicz, Kluźniak)

Koronny dowód – rezonans 3:2 w okresach obiegu
tych plam przewidziany przez teorię QPO (z krętem)

Podobne (liczbowo) zjawisko opisujące siły pływowe
potwierdziło istnienie planet wokół PSR 1257 +12
Galaktyka - cygaro, M82
źródło X-1 oraz SNR
Obserwacje mikrokwazara
SS433,Orzeł(VLBI i IRAS)
Wyobrażenie mikrokwazara
z początków XXI wieku
Trochę więcej szczegółów

Podwójna czarna dziura w centrum gromady kulistej
M22 w Strzelcu

Efekt „wykopywania” czarnych dziur z gromady

Masa takiej czarnej dziury – dziesiątki tysięcy mas
Słońca => czarna dziura o pośredniej masie

Obie czarne dziury mogą ze sobą przez miliony lat
koegzystować bądź jedna próbuje pozbyć się drugiej
poprzez różne konfiguracje „grawitacyjnego tańca”
Powstawanie dysku
akrecyjnego i jetów
Podwójna czarna dziura w
M22 i jej wizja artystyczna
Zjawiska w pobliżu
czarnych dziur

Dysk akrecyjny z 1 lub więcej „gorącymi plamami”

Jety (strugi relatywistyczne) i ich precesja

Silne oddziaływanie grawitacyjne

Silna emisja rentgenowska

Zmienność promieniowania

=> zależność wyglądu takiego obiektu od fali na której
obserwujemy i kierunku patrzenia

Analogia między mikrokwazarami a centrum Galaktyki
Mikrokwazar a
galaktyczna czarna dziura
Dowody na precesję w
mikrokwazarze
Kosmiczny korkociąg i
echo świetlne na mgławicy
Kandydatki na IMBH

NGC 4697 (Caldwell 52), NGC 1313, M82 X-1,
HLX-1 – większość się nie potwierdziła

40 mas Słońca < M < 100000 mas Słońca

VLBA, wielkie teleskopy optyczne, HST, Chandra
NGC 4697, 11 Mpc
M82 X-1, 3.5 Mpc (12 mln l.św.)
Czy one na pewno istnieją?

Model rezonansowy – częstość ~ 1/masa

QPO w gwiazdach neutronowych szybsze (kHz) niż
QPO w czarnych dziurach (hHz)

Efekt rezonansu i jego zależność od masy jest
efektem relatywistycznym (nienewtonowskim)!

Sporą rolę odgrywa tu kręt czarnej dziury a,
uwalniając w ten sposób dużą część jej energii

Im większa masa tym niższa częstość! (zależność
keplerowska jest odwrotna)
Mechanizm QPO
Obserwacja QPO
QPO w magnetarach
Przykład wiatru z kwazara

PDS 456, 2 mld l.św.
od nas

Wiatr z czarnej dziury
(~izotropowy)

NGC 3842 10 mld Ms
Kilka wykresów na deser...
Kosmiczne instrumentarium
- XMM-Newton i NuStar
Dziękuję za uwagę