GORUĆE TEME

U ASTROFIZICIBojan Arbutina

Katedra za astronomiju Matematičkog fakulteta Univerziteta u Beogradu

arbo@math.rs

• nerešeni problemi u astrofizici

• gama bljeskovi, asimetrične supernove, gravitacioni kolaps, maksimalna masa neutronske zvezde (Openhajmer-Volkovljeva granica)...

• poreklo rotacije nebeskih tela, poreklo inercije...

• “...gurnuti krupne konceptualne probleme pod tepih i nastaviti sa računanjem!”

• problem Sunčevih neutrina

• Seiffert et al. “Interpretation of the Extragalactic Radio Background” (arXiv: 0901.0559v1)

• 5 odabranih!

Supernove Ia

• SN Ia: nemaju linije H (Si II, = 615.0 nm), standardne sveće, M = -19

• SN 1006, Tiho Brahe, Kepler

• termonuklearna eksplozija belog patuljak U TDS (1D)

• sudar (DD od eng. Double Degenerate)?

O1.4

O2.4

• projekat SPY (ESO Supernovae Ia Progenitors surveY (Ralph Napiwotzki et al. 2001, 2003; Gijs Nelemans et al. 2005)

• Nearby Supernova Factory (Richard Scalzo et al. 2010, arXiv: 1003.2217v3): SN 2007if

• Marat Gilfanov & Akos Bogdan, 2010, Nature, 463, 924 “An upper limit on the contribution of accreting white dwarfs to the type Ia supernova rate”

• 1D <5% u galaksijama ranog spektralnog tipa!

Kosmičko zračenje visokih energijavrlo

• kosmičko zračenje - otkrio Victor Hess 1912, kada je primetio da se elektroskop u balonu mnogo brže razelektriše nego na Zemlji. Ovu pojavu je pripisao nepoznatom “kosmičkom zračenju”. Za ovo otkriće dobio je Nobelovu nagradu 1936.

• Sunčevo “zračenje”, galaktičko (ostaci supernovih – udarni talasi, amplifikacija magnetnog polja, ubrzanje čestica, sinhrotronsko zračenje)

• kosmičko zračenje visokih energija – vangalaktičko?

faktor ime  simbol

1024 yotta Y

1021 zetta Z

1018 exa E

1015 peta P

1012 tera T

109 giga G

106 mega M

103 kilo k

102 hecto h

101 deka da

faktor ime  simbol

10-1 deci d

10-2 centi c

10-3 milli m

10-6 micro µ

10-9 nano n

10-12 pico p

10-15 femto f

10-18 atto a

10-21 zepto z

10-24 yocto y

SI prefiksi

• “Oh-My-God particle” (aluzija na “God particle”), E~1020 eV

• GZK-granica (Greisen–Zatsepin–Kuzmin) – interakcija sa mikrotalasnim pozadinskim zračenjem (Cosmic Microwave Background, CMBR), d < 50 Mpc

• Zevatroni (Zev)

• AGN, raspad tamne materije?

• Fly’s Eye

• Akeno Giant Air Shower Array (Agasa) – 11 “događaja” za 10 god.

• High Resolution Fly's Eye Experiment (HiRes)

• Pierre Auger Observatory – korelacija sa AGN

• Fermi Gamma-ray Space Telescope (lansiran 11. juna 2008. godine)

Gravitacioni talasi

• Opšta teorija relativnosti – analogno slučaju ubrzanih naelektrisanih tela koja emituju elektromagnetnetalase, ubrzana masivna tela emituju gravitacione talase

• dvojni pulsar PSR B1913+16 – otkrili Russell Hulse & Joseph Taylor, Jr. 1974 godine. Za ovo otkriće dobili su i Nobelovu nagradu 1993.

- amplituda

- frekvencija = 2x orbitalna frekvencija

- masa “cvrkuta” (eng. chirp)

• nekoliko projekata je u toku: LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), GEO600, TAMA300 i VIRGO, ili u pripremi (LIGO2, LISA – Laser Interferometer Space Antenna).

• dvojne neutronske zvezde (gama bljeskovi), crne rupe (~1 kHz)?

• direktna detekcija (Joseph Weber 1970-tih?)

LIGO

Virgo

LISA

(planirana za 2018, Lisa Pathfinder - jun 2011. god)

Rejonizacija

• Veliki prasak (Big Bang), pre oko 13.7 milijardi godina!

• Plankova era

• prva tri minuta

• primordijalna nukleo-sinteza

• rekombinacija ~ 380 000 god. (z ~1100) - CMBR

• “Mračni srednji vek” (Dark Ages)

• “Renesansa”, formiranje strukture, prve zvezde, prve galaksije

• rejonizacija!

s01 ~ 43-5

c

hGP

• Kada se odigrala?

• QSO: Ly-šuma, Gunn-Petersonov efekat – kraj rejonizacije

• Sloan Digital Sky Survey (SDSS): z~6

• Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) – anizotropije CMBR (sekundarne, nakon rekombinacije, usled rasejanja na slob. e-):

11<z<30 (korekcija: 7<z<11)

• HI, =21 cm (LOFAR, SKA)

• Šta su izvori?

• AGN, QSO, kakva je funkcija raspodele, da li ih ima dovoljno?

• prve zvezde (Pop III, super-masivne, super-luminozne), hipernove (ili pair instability SN)?

Tamna materija i tamna energija

• deo istog problema?

• tamna materija (dark matter) – prvi dokazi: rotacione krive spiralnih galaksija

• nagovestio Fritz Zwicky 1934. (“nedostajuća masa” u jatima galaksija), najzaslužnija za otkriće Vera Rubin (1970-tih)

• vrela, topla ili hladna (HDM, WDM,

CDM)

• neutrini, MACHO, crne rupe, braon patuljci

• nebarionska: axions, WIMPs, …

• MOND!

• VIRGOHI21, M/L~1000, dark galaxy; ultra-slabi sateliti Mlečnog puta otkriveni 2007 (Keck)

• gravitaciona sočiva, sudari galaksija

Bullet cluster, 1E 0657-556(HST, Chandra)

vreo gas + tamna materija

• tamna energija = kosmološka konstanta?

• Fridmanove jednačine (Fridmanovi modeli, 1920-tih)

• Hablova posmatranja – širenje svemira, Ho, qo>0

• High-z Supernova Team (Adam Riess et al. 1998), Supernova Cosmology Project (Saul Perlmutter et al. 1999), Boomerang (1990-tih) – ubrzanje svemira, qo<0

• energija vakuuma, negativni pritisak

• E/ Evac ~ 10-120 ?

• skalarno polje (kvintesencija, fantomska energija)

de Sitter-ov univerzum

• WMAP, SDSS (primarne anizotropije CMBR, barionske akustične oscilacije (BAO) - raspodela galaksija)

• Supernova Legacy Survey (Gemini, VLT, Keck), Higher-z Supernova Team (HST)

• CDM-model

• Kowalski et al. (2008) – “Union”• Amanullah et al. (arXiv: 1004.1711v1) – “Union2”

Plank (lansiran 14. maja 2009)

SNAP (planiran pre 2020)

LISA

• Plank, SNAP, LSST, Pan-STARRS…

HVALA NA PAŽNJI !