Czarne dziury o po ś rednich masach Czyli odrobin ę nieznanego w s ł abo znanym – Marcin Kolonko, czas 45 minut

Plan prelekcji Wst ę p – jak powstaj ą czarne dziury? Sygnatury ich wyst ę powania Podzia ł czarnych dziur ze wzgl ę du na mas ę Dowody obserwacyjne istnienia czarnych dziur o „standardowych” (ma ł ych i wielkich) masach Struktury powstaj ą ce w pobli ż u czarnych dziur Kandydaci na czarne dziury o po ś rednich masach Idea QPO (Quasi-Periodic Oscillations) i zako ń czenie

Ewolucja GN, magnetarów i czarnych dziur w gromadach

Ostatnie etapy ewolucji gwiazd Bia ł y karze ł Gwiazda neutronowa (pulsar, magnetar) Czarna dziura o masie rz ę du kilku(nastu) mas S ł o ń ca Czasem wybuch supernowej nie zostawia niczego poza rozszerzaj ą c ą si ę mg ł awic ą Br ą zowe i czarne kar ł y – bardzo wolno ewoluuj ą

Pochodzenie czarnych dziur

Supermasywna czarna dziura

Czarna dziura w Drodze Mlecznej

Po czym poznajemy obecno ść czarnej dziury Efekty grawitacyjne: III prawo Keplera Efekty zwi ą zane z akrecj ą (emisja rentgenowska) Gdy du ż a masa „upchni ę ta” jest w podejrzanie ma ł ej obj ę to ś ci Teoretycznie powstaniu czarnej dziury mo ż e towarzyszy ć emisja fal grawitacyjnych Soczewkowanie grawitacyjne – jako obiekt przes ł aniaj ą cy

Dowody na istnienie cz.dz.

Rozmiary czarnych dziur?

Zlewanie si ę gwiazd neutronowych oraz galaktyk

Rodzaje czarnych dziur Gwiazdowe Galaktyczne (supermasywne czarne dziury) Kwantowe (ef. Hawkinga, nieudowodniony) Pierwotne (z pocz ą tków Wszech ś wiata, ang. primordial black holes) ? W gromadach kulistych (mo ż e) ? W halo galaktyk (po ś rednie masy)

Gwiazdowa czarna dziura

Centrum Drogi Mlecznej

Czarne dziury w gromadach kulistych

Poszukiwanie czarnych dziur o po ś rednich masach W M82 X-1 wydaj ą si ę ś wieci ć „gor ą ce plamy” w dysku akrecyjnym SS 433 – mikrokwazar (gwiazdowa czarna dziura) Teoria QPO (quasi-periodic oscillations – Abramowicz, Klu ź niak) Koronny dowód – rezonans 3:2 w okresach obiegu tych plam przewidziany przez teori ę QPO (z kr ę tem) Podobne (liczbowo) zjawisko opisuj ą ce si ł y p ł ywowe potwierdzi ł o istnienie planet wokó ł PSR

Galaktyka - cygaro, M82 ź ród ł o X-1 oraz SNR

Obserwacje mikrokwazara SS433,Orze ł (VLBI i IRAS)

Wyobra ż enie mikrokwazara z pocz ą tków XXI wieku

Troch ę wi ę cej szczegó ł ów Podwójna czarna dziura w centrum gromady kulistej M22 w Strzelcu Efekt „wykopywania” czarnych dziur z gromady Masa takiej czarnej dziury – dziesi ą tki tysi ę cy mas S ł o ń ca => czarna dziura o po ś redniej masie Obie czarne dziury mog ą ze sob ą przez miliony lat koegzystowa ć b ą d ź jedna próbuje pozby ć si ę drugiej poprzez ró ż ne konfiguracje „grawitacyjnego ta ń ca”

Powstawanie dysku akrecyjnego i jetów

Podwójna czarna dziura w M22 i jej wizja artystyczna

Zjawiska w pobli ż u czarnych dziur Dysk akrecyjny z 1 lub wi ę cej „gor ą cymi plamami” Jety (strugi relatywistyczne) i ich precesja Silne oddzia ł ywanie grawitacyjne Silna emisja rentgenowska Zmienno ść promieniowania => zale ż no ść wygl ą du takiego obiektu od fali na której obserwujemy i kierunku patrzenia Analogia mi ę dzy mikrokwazarami a centrum Galaktyki

Mikrokwazar a galaktyczna czarna dziura

Dowody na precesj ę w mikrokwazarze

Kosmiczny korkoci ą g i echo ś wietlne na mg ł awicy

Kandydatki na IMBH NGC 4697 (Caldwell 52), NGC 1313, M82 X-1, HLX-1 – wi ę kszo ść si ę nie potwierdzi ł a 40 mas S ł o ń ca < M < mas S ł o ń ca VLBA, wielkie teleskopy optyczne, HST, Chandra NGC 4697, 11 MpcM82 X-1, 3.5 Mpc (12 mln l. ś w.)

Czy one na pewno istniej ą ? Model rezonansowy – cz ę sto ść ~ 1/masa QPO w gwiazdach neutronowych szybsze (kHz) ni ż QPO w czarnych dziurach (hHz) Efekt rezonansu i jego zale ż no ść od masy jest efektem relatywistycznym (nienewtonowskim)! Spor ą rol ę odgrywa tu kr ę t czarnej dziury a, uwalniaj ą c w ten sposób du żą cz ęść jej energii Im wi ę ksza masa tym ni ż sza cz ę sto ść ! (zale ż no ść keplerowska jest odwrotna)

Mechanizm QPO

Obserwacja QPO

QPO w magnetarach

Przyk ł ad wiatru z kwazara PDS 456, 2 mld l. ś w. od nas Wiatr z czarnej dziury (~izotropowy) NGC mld Ms

Kilka wykresów na deser...

Kosmiczne instrumentarium - XMM-Newton i NuStar

Dzi ę kuj ę za uwag ę