Astrofisica delle alte energie
2009
Fabrizio Fiore
INAF-OAR
[email protected]
http://www.oa-roma.inaf.it/~fiore/agn
Astrofisica delle alte energie
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Introduzione: cosa sono i processi di alta energia e in quali contesti
astrofisici si osservano. Sorgenti galattiche e sorgenti extragalattiche,
buchi neri e stelle di neutroni, un primo sguardo.Cenni storici
Nuclei galattici attivi. Fenomenologia. Modelli unificati e modelli evolutivi.
Getti relativistici e moti superluminali. Winds e altri outflows.
Demografia. Evoluzione. Feedbacks.
Gamma ray Bursts. Proprieta' osservative. Fireball e analogie con i
Blazars.
Sorgenti compatte galattiche. Proprieta' osservative delle stelle di
neutroni. Proprieta' osservative dei buchi neri galattici. Proprieta'
osservative dei resti di supernova.
Processi di emissione rilevanti in AAE: ciclotrone, sincrotrone, effetto
Compton Inverso, bremsstrahlung.
Come viene prodotta la radiazione: accrescimento, dischi di
accrescimento, estrazione dello spin, estrazione dell'energia del campo
magnetico. Accelerazione di particelle, accelerazione statistica.
Processi di alta energia: M87
M87
The BH at the Galactic centre
NIR
NIR
X-rays
Black Holes: detecting the
horizon
mmVLBI
Gamma ray bursts
the most energetic explosion in the Universe
after the big bang
Long GRB
Short GRB
Acceleration processes in
SNR
What is the maximum energy of
accelerated particles ?
Electrons are a few % of cosmic rays
but can reveal a lot on the
mechanism of diffusive shock
acceleration
X-ray synchrotron emission
o Maximum energy of accelerated eobtained through the measurement
of the cut-off frequency of the
synchrotron emission, observable in
X-rays (if the magnetic field is
known)
=> e- energy on the order of 10-100
TeV!
o Azimuthal variation of Emax along
the SNR shock
Cosmic ray spectrum
Particle acceleration in SNRs
Aharonian et al. (2004)
HESS/ASCA view of RXJ1713.7-3946
Regions with similar TeV and X-ray morphology are probably sites of eacceleration. Strong GeV-TeV emission in regions with little hard X-ray emission
are probably site of hadron acceleration, through detection of π0 decay
Strong synergies between X-ray observations and GLAST and Cherenkov
telescopes.
Mechanisms for the extraction of
energy from a compact source
• Accretion
• Spin
• Magnetic field
Accretion
Una delle maniere di accelerare una particella e' quella di sottoporla ad un
campo gravitazionale. Ad esempio se si lascia cadere un corpo questo e'
sottoposto ad una accelerazione di gravita' che lo fa cadere per terra.
Chi paga? Il
potenziale
gravitazionale
della materia in
accrescimento
L’accelerazione e' tanto maggiore
quanto piu' grande e' la massa che
determina il campo gravitazionale e
tanto minore e' la distanza dal
centro di questa massa.
Raggio della terra = 6378 km
Raggio del sole =700mila km=109 Rt
Dimensioni sistema solare = 1.5
1013 cm = 150 milioni di km
Dimensioni di una galassia = 10 kpc
= 300 milioni di miliardi di km
R stella di neutroni di massa solare
= 15 km
R buco nero massa solare = 10 km
R buco nero di massa 108Msun =
1013 cm = dimensioni sistema solare
Accretion disks
Spin
Chi paga?
L’energia rotazionale della
stella compatta
Campo magnetico
Chi paga? Il campo magnetico 1015 Gauss
