1 / 37

bliski prolazi galaksija kao novi I zvor I kosmičkog zračenja i litijuma

Tijana Prodanović, Univerzitet u Novom Sadu Tamara Bogdanović , Georgia Institute of Technology Dejan Urošević, Univerzitet u Beogradu. bliski prolazi galaksija kao novi I zvor I kosmičkog zračenja i litijuma. Posmatrački dokazi modela Velikog praska Širenje svemira ~ T+10 10 god

remedios-knox
Download Presentation

bliski prolazi galaksija kao novi I zvor I kosmičkog zračenja i litijuma

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Tijana Prodanović, Univerzitet u Novom Sadu Tamara Bogdanović, Georgia Institute of Technology Dejan Urošević, Univerzitet u Beogradu bliski prolazi galaksija kao novi IzvorIkosmičkog zračenja i litijuma

  2. Posmatrački dokazi modela Velikog praska Širenje svemira ~ T+1010 god Kosmičko pozadinsko zračenje ~ T+4x105 god Nukleosinteza Velikog praska (BBN) ~ T+1 sec. Testira najraniju epohu! Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs tri stuba kosmologije

  3. Velika temperatura, gustina, širenje • Sinteza najlakših elemenata – D, 3He, 4He, 7Li • Ko je brži – širenje ili reakcije (brže širenje – manje vremena za nukleosintezu) • Početni uslovi + fizika • Dobijamo primordijalne zastupljenosti • Poredimo sa posmatranjima • Proveravamo fiziku i kosmologiju! Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs primordijalni nuklearni reaktor PRIMORDIAL LHC

  4. Schramm grafik Zastupljenost vs. gustina bariona Krive: BBN predikcije 1σ greške – nuklearni preseci reakcija Merimo zastupljenost – očitamo gustinu bariona Merimo gustinu bariona – očitamo zastupljenost Jednostavno!(?) Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs teorijske Primordijalne zastupljenosti Cyburt et al. 2004, 2008

  5. Nekada deuterijum za određivanje gustine bariona Danas gustinu bariona određena iz CMB posmatranja WMAP – Era kosmologije visoke preciznosti! CMB & BBN – testiramo kosmologiju! WMAP (Dunkley et al. 2008): Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs Kosmičko pozadinsko zračenje (CMB)

  6. WMAP – fiksira gustinu bariona Teorija nukleosinteze dalje određuje primordijalne Jednostavno! Šta kažu posmatranja? Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs BBN & CMB

  7. BBN teorijske krive CMB – barioni Posmatranja - pravougaonici 4He – OK  D – pun pogodak!  7Li – problem!  Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs teorija vs. posmatranja? Cyburt et al. 2003, 2008

  8. Cyburt et al. 2008. Teorija (plavo) Posmatranja (žuto) Litijum potpuno omašio! Raskorak za faktor 3-4! PROBLEM! Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs saglasnost?

  9. Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs problem litijuma

  10. Dva izotopa – 6 i 7 • Proizvodnja 7Li • BBN • kosmičko zračenje (recept: udarni talas, magnetno polje, naelektrisane čestice) • fuzija • spalacija • u supernovama tipa II (neutrinski proces – spalacija u C omotaču usled neutrina – 11B, 10B i 7Li) • Proizvodnja 6Li • kosmičko zračenje Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Poreklo litijuma

  11. Spite & Spite 1982 Zvezde niske metaličnosti u halou (Skoro) Jednaka zastupljenost Li ka niskim metaličnostima Vrlo malo odstupanja! Primordijalni plato? Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs merenja primordijalnog litijuma Lemoine 1997

  12. Spite “plato” za faktor ~ 2- 4 niži od predviđene (CMB+BBN) primordijalne zastupljenosti Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs problem litijuma Asplund et al. 2006 Uništavanje Li umesto očekivane post-BBN proizvodnje!?

  13. 6Li “plato”? Ne proizvodi se tokom BBN epohe! • Post-BBN proizvodnja putem kosmičkog zračenja (CR) • Galaktičko CR - 6Li raste sa metaličnošću • Kosmološko CR? – 6Li ne zavisi od metaličnosti Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs problem litijuma još veći? Očekivan ali nizak 7Li plato 6Li plato Neočekivan Asplund et al. (2006)

  14. Kosmološko kosmičko zračenje • Udarni talasi tokom formiranja struktura (npr. Dobardžić & Prodanović 2012) • Primordijalan sastav – samo H & He • Proizvode Li (6,7) bez nastanka drugih elemenata (Be & B) tipičnih za GCR • Ovako stvoren Li bi kontaminirao primordijalan sastav Li u zvezdama haloa (Suzuki & Inoue 2002) • Još veće odstupanje! Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs problem litijuma još veći? Miniati et al. 2000

  15. Merene zastupljenosti su ispod očekivanih u velikom opsegu niskih metaličnosti Kako ravnomerno uništiti Li u različitim zvezdama na različitim metaličnostima? Da li je 6Li plato zaista “plato” i zaista tu? Kontaminacija usled drugih izvora 6,7Li ? Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs glavni problemi

  16. Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs ko je kriv? • Posmatranja? • Merene zastupljenosti pogrešne? • Problem sa modeliranjem zvezdanih atmosfera? • Teorija? • Merene zastupljenosti tačne? • Naći način da se Li uništi pre no što uđe u zvezde • Nova fizika?

  17. Odlična u međuzvezdanoj sredini!  • Oba izotopa jasno odvojena • Komplikovano u zvezdama  • 6Li unosi samo malu asimetriju na liniju 7Li – iz toga dobijamo odnos zastupljenost i ovih izotopa Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs Posmatranja litijuma 7Li 6Li Knauth et al. 2002 Asplund et al. 2006

  18. Apsorpcione linije u zvezdanim atmosferama • Modeliranje! Ne-LTE, 1D vs. 3D • Li u glavnom jonizovan u atmosferama • Mora se odrediti LiII/Li I odnos • Osetljivo na temperaturu • Rešenje Li problema zahteva mnogo veću temperaturu? ΔT ~ 500-600K? • Utiče na druge elemente (Be, B, O) • Casagrande et al. 2010 – nova, detaljna procena T skale daje ΔT ~ 200K Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs Posmatranja litijuma

  19. Litijum se lako sagoreva u zvezdama • Konvekcija uništava! • Površinski materijal meša se u dublje slojeve – Li se sagoreva • Ako se 7Li sagoreva – 6Li se sagoreva još više! • Ali nedovoljno i neuniformno! • Različite zvezde – različite konvektivne zone • Javilo bi se odstupanje od “platoa”! • Zvezde niže metaličnosti imaju pliće konvektivne zone! Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs modeliranje mešanja litijuma

  20. Problem litijuma i dalje prisutan Bez ikakvog konvencionalnog rešenja...za sada Problem 7Li se mora rešiti bez da se stvore drugi problemi za druge lake elemente! Bonus: Isto rešenje kojim se uništava 7Li može biti novi 6Li? Uticaj tamne materije tokom BBN epohe? Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs Nova (astro)fizika

  21. Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs izvan standardnog modela Uskoro!

  22. Naći novu sredinu za merenje Li! • High Velocity Clouds (Prodanovic & Fields 204) • (U nekima) Niska metaličnost (~ 10% solarne) • Malo prašine • Bez komplikacija sa stelarnim modelovanjem • Nezavisan test pre-galaktičke proizvodnje Li • Ali visoka jonizacija, niska gustina, teško za merenje Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs drugačiji pristup

  23. Nova sredinu za merenje Li! • Mali Magelanov oblak (Howk et al 2012) • Metaličnost ~ 0.20 solarne • Izmerena zastupljenost Li u gasnoj fazi (i izotopski odnos!) • Nezavisan test problema litijuma! Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs Mali magelanov oblak

  24. Howk et al. 2012, Nature Merena zastupljenost u skladu sa teorijskom primordijalnom vrednošću (iznad merenog platoa) Problem Li usled zvezdanog modeliranja? Malo prostora za proizvodnju Li kosmičkim zračenjem post-BBN Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop prodanvc@df.uns.ac.rs Mali magelanov oblak

  25. Interakcije, sudari i bliski prolazi utiču na morfologiju galaksija Posebno jak efekat na male satelitske galaksije pod dejstvom uticaja velike (npr SMC & MW) Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. bliski prolazi

  26. Interakcije galaksija – jaki udarni talasi na velikim skalama (npr. Cox et al. 2006) Bliski prolazi galaksija – plimski udarni talasi “Magelanov mlaz” posledica plimske interakcije Malog i Velikog magelanovog oblaka pre ~ 2Gyr? ( Diaz & Bekki 2012) Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Plimski udarni talasi

  27. Udarni talas + magnetno polje = plimskokosmičko zračenje (TCR) • Nukleosinteza – proizvodnja LiBeB • Ali ako sistem niske metaličnosti • nema CNO • proizvodnja samo 6,7Li • Dovoljno energije u grav. interakciji Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Plimsko kosmičko zračenje

  28. Koliko Li može da nastane u ovakvim interakcijama? Jednostavan model – poredimo sa udarnim talasima supernovih Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. TCR & litijum GCR TCR vs • Kratko i intenzivno ubrizgavanje kosmičkog zračenja • Udarni talas na velikoj skali • Nije praćeno povećanjem metaličnosti • Konstantno ubrizgavanje kosmičkog zračenja • Udarni talas na maloj skali • Praćeno povećanjem metaličnosti

  29. Ako LiTCR = LiGCR • koliki TCR fluks je potreban? • kolika treba da bude skala plimskog talasa? • Ukupna masa gasa preko koje treba plimski talas da predje u odnosu na ukupnu masu gasa u sistemu Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. TCR & Litijum metaličnost sistema efikasnost ubrzanja čestica u udarnom talasu koncentracija gasa sistema SNR poluprecnik do kog se čestice efikasno ubrzavaju masa Fe koju izbaci 1 supernova životni vek TCR populacije

  30. Za solarnu metaličnost, čitav sistem treba biti 8 puta izložen plimskim talasima da TCR proizvedu istu količinu Li kao GCR! • SMC (metaličnost ~ 1/5 solarne) • Samo 2 interakcije dovoljne da TCR naprave istu količinu litijuma kao GCR! • SMC pretrpeo bar 2 interakcije sa LMC i 1 sa MW! Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. TCR, Litijum & SMC

  31. Ako TCR nisu bili prisutni u SMC • Očekivani izotopski odnos je • Ako je značajna količina ukupne Li zastupljenost u SMC poreklom od TCR • Izotopski odnos biće • Izmereni izotopski odnos (Howk et al. 2012) • Naš model je u saglasnost sa posmatranjima! Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Implikacije

  32. Ako je značajna količina ukupne Li zastupljenost u SMC poreklom od TCR • Li izmeren u SMC gasu nije reprezentativan za primordijalnu vrednost i poređenje sa MW – korekcija na dole! • Li problem ostaje! • Rešenje u nestandardnoj fizici? Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Implikacije

  33. Pojačana radio emisija zbog prisustva TCR • očekuje se jaka sinhrotronska emisija na vremenskoj skali ~ 107 yr • Napomena: udarni talasi izazvali bi i intenzivnije formiranje zvezda – naknadno veći fluks standardnog GCR, ali vremenska skala duža • Uočena pojačana radio emisija u interagujući sistemu M51! • pogotovo izraženo kod manje interagujuće komponent! • TCR uhvaćeni na delu? Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Implikacije Whirpool, M51

  34. Problem litijuma i dalje nerešen • Li meren u zvezdama haloa – komplikovano • Neophodno nezavisno merenje u gasu • Li meren u SCM gasu, 1/5 solarne metaličnosti • U skladu sa teorijskom primordijalnom vrednošću ali malo mesta za post-BBN proizvodnju Li • Ukazuje da je problem u modeliranju zvezda? Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Zaključak

  35. SMC je “preživeo” nekoliko bliskih prilaza sa LMC i MW • Bliski prilazi rezultuju plimskim udarnim talasima • Plimsko kosmičko zračenje (TCR) • Koliko Li mogu TCR da naprave? (Prodanović, Bogdanović & Urošević 2012) • 2 bliska prilaza dovoljna da TCR naprave istu količinu Li kao GCR tokom istorije! • u skladu sa merenim izotopskim odnosom! • u skladu sa radio emisijom interagujućih sistema!? Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Zaključak

  36. Interagujući sistemi • Veliki uticaj na manju interagujuću komponentu • Nova populacija kosmičkog zračenja • Nov izvor litijuma • SMC merenja Li • I Li u halo zvezdama i u SMC gasu niži od očekivane primordijalne vrednosti • Ukazuje na novu fiziku!? Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Zaključak

  37. Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012. Hvala! 

More Related