Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?

Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?

Kompozitní snímek aktivní galaxie Centaurus A pozorované z boku. Dobře patrné jsou polární výtrysky vznikající při akreci materiálu na centrální černou veledíru.
Autor: ©ESO/WFI (optický kanál); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (infračervený); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al.

Pozorování některých galaxií odhalují jejich vysokou proměnnost, související s aktivitou jejich jader. Aktivní galaktická jádra jsou důsledkem pádu hmoty (akrece) z disku na černou veledíru, kterou tento disk obklopuje. Akrece je vysoce energetický proces, při němž vzniká tvrdé rentgenové záření. Zdroj tohoto záření však obvykle není možné přímo pozorovat. T. Pecháček, M. Dovčiak a V. Karas z ASU přispěli k práci, jež navrhuje metodiku, jak se ze sady rentgenových pozorování aktivního galaktického jádra ve více spektrálních pásech o zdroji tohoto záření něco dozvědět.

Jak již bylo naznačeno, rentgenovými detektory nepozorujeme přímo zdroj rentgenového záření v aktivním jádře. Procesem, který je považován za nejdůležitější při vzniku pozorovaného záření, je tzv. comptonizace tepelného záření horkého disku na volných elektronech, jež se nacházejí v tzv. koróně obklopující centrální oblast. Vlastní zdroj rentgenových fotonů leží v samotném srdci komplikovaného systému, kde se při akreci uvolňuje gravitační potenciální energie a mění na teplo. Moderní pozorování naznačují, že velikost tohoto zdroje je menší než deseti- až patnácti-násobek gravitačního poloměru černé veledíry. Přesná pozice a geometrie rentgenového zdroje není známa, je téměř jisté, že záření ze zdroje je přetvořeno na záření registrované pozorovatelem průchodem látkou v okolí černé díry. Máme o tom pozorovací důkazy: jednak o tomto přepracování svědčí přítomnost fluorescenční čáry železa s energií fotonů 6,4 keV a také široký tzv. comptonovský vrchol v oblastech energií 20 až 30 keV. V případě záření pocházejícího z vnitřní části disku by se na něm měly projevit též efekty speciální i obecné teorie relativity.

Informace o samotné povaze zdroje rentgenového záření je pro správnou interpretaci vzhledu celého systému aktivního galaktického jádra velmi důležité. Nelze je však z pozorování přímo získat. Pracovníci skupiny Galaxií a planetárních systémů ASU byli platnými členy mezinárodního týmu, který navrhl a na fyzikálním modelu otestoval metodu, jak z pozorování omezit možnou geometrii neviditelného rentgenového zdroje. Výsledné záření, které detekuje pozorovatel, je totiž složeno z více komponent. Kromě tepelného záření samotného zdroje se ve výsledném spektru objevuje i emisní komponenta mající původ v průchodu záření látkou. Tato komponenta může být vůči původní v čase zpožděna, neboť v principu cestuje k pozorovateli od zdroje po delší trajektorii. Navíc akreční disk působí na procházející záření jako jakýsi filtr. Všechny tyto efekty musí být úspěšným modelem zohledněny.

Autoři tedy sestavili zjednodušený model aktivního galaktického jádra, tvořený opticky tlustým avšak geometricky tenkým diskem materiálu, který obklopuje gravitační centrum černé veledíry, jíž je dovoleno rotovat. Zdroj rentgenového záření je zjednodušen do formy bodového zdroje v pevném bodě na ose celého systému, vyšetřován je však vliv výšky tohoto zdroje nad centrální rovinou disku na výsledné záření. S pomocí sofistikovaného modelu autoři nejprve vypočetli tzv. odezvovou funkci, která charakterizuje cestu světelného signálu od zdroje k pozorovateli. Typicky má tato odezvová funkce dva vrcholy. První vrchol, který pozorovatel zaznamená, souvisí s odrazem záření zdroje od bližší hrany akrečního disku. Druhý pak přirozeně souvisí s odrazem od vzdálenější hrany („za černou dírou“), kdy je vzdálenost, po níž musely fotony cestovat, přirozeně delší. Ukazuje se, že amplituda odezvové funkce závisí na výšce zdroje nad rovinou disku a také na rotaci černé veledíry. Je to docela přirozené: je-li zdroj blízko roviny a tedy blíže černé díry, efekty gravitačního ohybu světla soustřeďuje záření původně vyzářené do všech směrů a vnitřní partie disku jsou jím tedy ozařovány ve zvýšené míře.

Z modelových světelných křivek simulovaných pro více energetických kanálů vypočetli výkonové spektrum (s pomocí Fourierovy transformace) a tato výkonová spektra porovnali. Uvažovaný model dává jednoznačné výsledky, výsledné výkonová spektra mají vždy typický průběh. Na určité frekvenci změn (tato frekvence je především funkcí výšky zdroje nad rovinou disku) je pozorován hluboký (hloubka závisí na rotaci černé díry a zorném úhlu, pod nímž systém vidíme) pokles následovaný vytrácejícími se oscilacemi směrem k vyšším frekvencím proměnnosti záření. Z charakteru výsledného záření je tedy v principu možné získat omezení na hodnoty zmíněných základních parametrů popisujících centrum aktivního galaktického jádra.

Vyšetřovaný model je možná až příliš jednoduchý. Autoři však ukazují, že jejich výsledky na vlastnostech disku závisí jen velmi slabě a v principu je tedy možné použít závěry získané v této práci i pro posouzení složitějších systémů, tedy např. těch, které běžně ve vesmíru najdeme. Autoři slibují, že v některé ze svých budoucích prací se na některá známá aktivní galaktická jádra skutečně podívají a vyvinutou metodikou stanoví jejich důležité parametry.

Reference:

 

Papadakis, I, Pecháček, T. a kol., Signatures of X-ray reverberation in the power spectra of AGN, Astronomy & Astrophysics 588 (2016) A13. Preprint arXiv:1601.02860.

 

Kontakty:
Mgr. Tomáš Pecháček, Ph. D., pechacek@ig.cas.cz



Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
  73. Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
  74. Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
  75. Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
  76. Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Agn, Astronomický ústav AV ČR


48. vesmírný týden 2016

48. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 28. 11. do 4. 12. 2016. Měsíc bude v novu, večer projde kolem Venuše, která je krásně vidět jako jasná hvězda na jihozápadě. Večer je vidět také Mars, ráno Jupiter. Na Slunci se objevila skvrnka. Čeká nás start nákladní lodi Progress k ISS.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

VdB149, VdB150, LDN1235 - prach v souhvězdí Cephea

Souhvězdí Cephea je cirkumpolárním souhvězdím naší severní oblohy. Podobně jako například Velká medvědice, jejíž část označujeme lidovým jménem Velký vůz. Ale přeci … Velký vůz pozná téměř každý, o Cepheovi mnoho z „neastronomů“ možná ani neví. A astronom? Ten nás většinou odbude větou typu:

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Konfigurace nebeských těles na jihozápadě

Další informace »