IL CIELO COME LABORATORIO
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Castellucci Mattia, Dal Bianco Nicola, Piccoli Elena, Siciliano Marco, Tronchin Luca - PowerPoint PPT Presentation


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IL CIELO COME LABORATORIO. Anno 2007/2008. Castellucci Mattia, Dal Bianco Nicola, Piccoli Elena, Siciliano Marco, Tronchin Luca Liceo Scientifico “Guglielmo Marconi” - Conegliano (TV). Active Galactic Nuclei. Misura della luminosità di continuo, Hß e [O III]

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IL CIELO COME LABORATORIO

Anno 2007/2008

Castellucci Mattia, Dal Bianco Nicola, Piccoli Elena, Siciliano Marco, Tronchin Luca

Liceo Scientifico “Guglielmo Marconi” - Conegliano (TV)


Active galactic nuclei
Active Galactic Nuclei

Misura della luminosità di continuo, Hß e [O III]

Stima della massa del buco nero

Relazioni fra luminosità di continuo e righe in emissione

di 50 spettri di Seyfert 1 / QSO con z < 0.5


TOROIDE OSCURO

JET

JET

DISCO DI ACCRESCIMENTO e BUCO NERO


Disco di accrescimento
Disco di accrescimento

Composto da materia di gas, polveri e stelle.

Metà materia assorbita dal buco nero centrale viene trasformata direttamente in energia.


Emissione degli AGN

  • Frizione delle particelle del disco di accrescimento

  • Nucleo della galassia in cui si trova il buco nero

  • Continui delle stelle della stessa galassia

  • Continui delle stelle delle galassie circostanti


Dato il redshift molto

elevato (finora il massimo

confermato è z=6,4),

questi corpi celesti si

trovano molto lontano

nel tempo e quindi

nello spazio.


Rilevamento della presenza di un buco nero inattivo tramite l’osservazione della deviazione delle traiettorie delle stelle.

Questo accade anche all’interno della Via Lattea, come si può notare dall’animazione.


Seyfert 1 l’osservazione della deviazione delle traiettorie delle stelle.

Radio Quiet

(debole emissione radio)

Seyfert 2

AGN

Quasar

Radio Loud

(forte emissione radio)

Blasar


A seconda dell’inclinazione del toro rispetto all’osservatore, un AGN Radio Quiet prende la denominazione di Seyfert 1 o Seyfert 2


  • BLR (Broad Line Region) all’osservatore, un AGN Radio Quiet prende la denominazione di Seyfert 1 o Seyfert 2

    • Forte turbolenza

    • Righe di emissione larghe

    • Variazione con periodo di qualche ora

    • Grandezza approssimabile al Sistema Solare

  • NLR (Narrow Line Region)

    • Minore turbolenza

    • Righe di emissione strette

    • Variazione con periodo di qualche anno


Telescopio da 2,5 m di diametro dell’osservatorio di Apache Point nel New Mexico utilizzato nel progetto Sloan Digital Sky Survey.

In questo progetto sono state osservate circa 100 milioni di stelle, 1 milione di galassie e 100000 quasar, tra cui gli spettri analizzati.


IRAF: Apache Point nel New Mexico utilizzato nel progetto Sloan Digital Sky Survey.Image Reduction and Analysis Facility

  • Programma freeware nativo su piattaforma UNIX che permette l’analisi di immagini e spettri, in ambito astronomico.

  • Programma utilizzato per ricavare i valori necessari all’elborazione dei dati:

  • Flusso (Hβ, [O III])

  • Picco (Hβ, [O III])

  • FWHM (Hβ, [O III])

  • Redshift

  • Luminosità del continuo a 5100Ǻ (avg)


AMBIENTE DI LAVORO: Apache Point nel New Mexico utilizzato nel progetto Sloan Digital Sky Survey.

Sfruttate operazioni standard di IRAF con input manuale


CALCOLO DEL FLUSSO DI UNA LINEA: Apache Point nel New Mexico utilizzato nel progetto Sloan Digital Sky Survey.


Picco Apache Point nel New Mexico utilizzato nel progetto Sloan Digital Sky Survey.

FWHM

INTERPOLAZIONE GAUSSIANA:

Ci permette di calcolare:


Luminosità del continuo a 5100 Apache Point nel New Mexico utilizzato nel progetto Sloan Digital Sky Survey.Ǻ:

avg


Per calcolare la massa e la luminosit di un agn determinare
Per calcolare la massa e la Luminosità di un AGN, determinare…

  • … il redshift

  • … la distanza dalla Terra (formula relativistica)

  • … il flusso di continuo

  • … la luminosità

  • … il raggio della BLR



Infine porre alla forza gravitazionale la caratteristica di esser

centripeta.

Poi ricavare la massa.


Il grafico evidenzia una dipendenza lineare tra la luminosità del continuo e quella di Hβ; infatti, dal momento che l’energia necessaria a ionizzare l’idrogeno e dunque a produrre tale riga di emissione viene emessa dal disco d’accrescimento, ci si aspetta che a un aumento della prima luminosità corrisponda un aumento anche della seconda.


Come è possibile notare dal grafico, esiste una proporzionalità diretta tra le due grandezze prese in esame: in modo analogo al grafico precedente, maggiore è l’energia irradiata dal disco d’accrescimento maggiore è anche il numero di elettroni liberi nella NLR che, urtando con gli atomi di ossigeno ionizzato, fanno saltare gli elettroni sul livello metastabile, emettendo in seguito questa riga proibita.


Anche questo grafico evidenzia una dipendenza tra le due grandezze prese in esame. La velocità degli atomi di idrogeno nella BLR (calcolata in base al redshift a metà picco di Hβ) deve essere tale che essi non cadano nel buco nero; infatti dalla legge di gravitazione di Newton si ricava che questa velocità orbitale è proporzionale alla massa del corpo centrale.


In questo caso non sembra esserci invece qualche dipendenza tra la massa delle AGN e la velocità degli atomi di [O III] (calcolata in base al redshift a metà picco d’emissione), i quali, trovandosi nella NLR a grande distanza dal buco nero, sono meno legati all’attrazione di quest’ultimo.


Dal grafico non sembra esservi una proporzionalità diretta tra la massa delle AGN e la luminosità del continuo. Ciò è dovuto al fatto che l’energia emessa dal disco d’accrescimento è proporzionale alla quantità di materia per unità di tempo che cade nel buco nero; essa dipende dunque anche dalla quantità di materia presente nel disco oltre che dalla massa dell’AGN.


Bibliografia tra la massa delle AGN e la luminosità del continuo. Ciò è dovuto al fatto che l’energia emessa dal disco d’accrescimento è proporzionale alla quantità di materia per unità di tempo che cade nel buco nero; essa dipende dunque anche dalla quantità di materia presente nel disco oltre che dalla massa dell’AGN.:

Dalle stelle all'universo, lezioni di astrofisica di Alessandro Braccesi - Zanichelli, 2000

Active galactic nucleus black hole masses and bolometric luminosities di Jong-Hak Woo e C. Megan Urry - The Astrophysical Journal, 2002

Central masses and broad-line region sizes of active galactic nuclei di A. Wandel, B. M. Peterson e M. A. Malkan - The Astrophysical Journal, 1999

The relationship between luminosity and broad-line region size in active galactic nuclei di Shai Kaspi, Dan Maoz et al. - The Astrophysical Journal, 2005


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