Kalla Vindar ( och Heta Galaxkärnor) Susanne Aalto Rymd och Geovetenskap Chalmers

Transkript

1 Kalla Vindar ( och Heta Galaxkärnor) Susanne Aalto Rymd och Geovetenskap Chalmers

2 Herschel Space Observatory Massa: ca 3400 kg vid uppskjutning Dimensioner: 7.5m hög, 4m 4m tvärsnitt Våglängder: Infrarött och sub millimeter: 55 till 672 µm Teleskop: Cassegrain, 3.5m primär och 0.3m sekundärspegel Lisvlängden planerades till 3 år. Instrument Description PI HIFI (Heterodyne Instrument for the Far Infrared) PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) Very high resolution heterodyne spectrometer Imaging photometer / medium resolution grating spectrometer Imaging photometer / imaging Fourier transform spectrometer Helmich, SRON, Holland Poglitsch, MPE. Tyskland Griffin, Cardiff, England

3 Herschel börjar Jobba Herschel sköts upp med en Ariane 5 ECA raket tillsammans med Planck den 14:e Maj De två satelliterna Herschel och Planck skickades mot den andra Lagrangepunkten i Sol Jord systemet, L2. Efter 60 dagar lades Herschel i en s.k. Lissajous bana runt L2 Herschel avslutade sitt datainsamlande den 29:e april 2013 när kylmedlet tog slut.

4 Man kan se det kalla Universum t.ex. stjärnornas barnkammare molekylmolnen, Unga galaxer. IR kan ta sig igenom stoftinbäddade: galaxkärnor, nyfödda stjärnor, planetsystem etc för att avslöja vad som gömmer sig därinne. Varför infrarött (IR)?

5 W5 där stjärnor föds Mountains of creation Synligt ljus IR

6 Sombrero galaxen Synligt ljus IR

7 Varför ett rymdteleskop? Jordens atmosfär hindrar och producerar själv IR strålning. Den stora mängden vatten i Jordens atmosfär gör att vi t.ex. inte kan se vattenlinjer i objekt i Universum. H 2 O i galaxer? Ut i rymden och leta

8 INFRARÖDA GALAXER

9 (Ultra) Luminösa Infraröda Galaxer LIRGs L(IR)> L sun ULIRGs L(IR)> L sun Upptäcktes av IRAS satelliten på 80 talet Kolliderande system Drivs av Starbursts dvs utbrott av stjärnbildning Active Galactic Nucleus (AGN): Aktiva galaxkärnor. Ett supermassivt svart hål (SMBH) som växer Kraftig feedback : som leder till enorma vindar/utflöden av het och kall gas. Antennerna : 100 m PACS på optisk HST bild (Klaas et al 2010) II Zw096 (Charmandaris et al)

10 Känsliga absorptionslinjer LIRGs och ULIRGs har emissions och absorptions spektrum från molekyler t.ex. H 2 O, OH, CO, NH 3 etc

11 Ett exempel: Mrk231 ULIRG och vår närmsta kvasar dm/dt> 1000 Msun per år! Massiv molekylär vind upptäckt med Herschel Teleskopet. Hastigheterna uppgår till över 1500 km/s Vinden ses i både OH och H 2 O och drivs av det växande svarta hålet. Centrum är rensat på mindre än några få tiotals miljoner år

12 Utflöden och vindar driver galaxernas evolution. Reglerar: Tillväxten hos supermassiva svarta hål Stjärnbildning. Feedback: Hindrar galaxer att växa sig för stora Förklarar kopplingen mellan massan på det supermassiva svarta hålet och värd galaxen. Förklarar existensen av röda och döda elliptiska galaxer. Bild:ESA Herschel har upptäckt många kalla vindar och utflöden i LIRGs och ULIRGs

13 Slutsats Herschel och ALMA teleskopen har visat oss att kalla, molekylära, stoftrika vindar är vanliga och att de bär med sig mycket mer massa än vi tidigare kunnat ana Med enorma konsekvenser för vår förståelse hur galaxer utvecklas men det finns många frågor

14 Några frågor Hur vanliga är egentligen de kalla vindarna? Stämmer verkligen våra massberäkningar? I så fall rensas galaxerna på gas och stoft oroväckande snabbt. Är AGN eller starburst viktigast för att driva ut gasen? Hur kan molekylerna överleva? Hur ser gasens/stoftets slutgiltiga öde ut? Bildar den nya stjärnor? Förstörs den och förorenar rymden mellan galaxerna? Regnar den tillbaka på galaxen? Regnar den tillbaka? Eller blåser den bort?

15 När Universum var ungt Enorma och extremt snabba vindar i Universums barndom? Vindar/utflöden vilken betydelse för galaxernas tidiga historia? Stängde de mest massiva svarta hålen av stjärnbildningen i unga galaxer? 1300 km/s [C II] outflow at z=6.4 Size= 16 kpc dm/dt > 3500 Msun/yr

16 De heta kärnorna då? Ny klass av galaxer med extremt stoftinbäddade kärnor All IR strålning kommer från ett område mindre än några tiotals parsec. IR styrkan kan vara ggr Vintergatans totala ljusstyrka Osynliga t.o.m. i Röntgen men ett paradis för molekyler och vi kan studera dem i IR och submm De kan se oskyldiga ut Men de kan gömma hittills okända, extremt snabbväxande supermassiva svarta hål. De heta kärnorna driver också kalla vindar

17 För att ta ett tydligt steg framåt behöver vi: Förbättra känsligheten med en faktor 100 Förbättra upplösningen med en faktor 10 (minst) Framtida studier

18 På gång: JWST James Webb Space Telescope: 6.5m spegel. Från synligt ljus till mid IR ( =0.6 m 28 m) Framtiden? Single dish: SPICA, Millimetron, CALISTO, TALC Interferometer: ESPRIT, SPECS, SPIRIT, Bild:NASA Millimetron Bild: ROSCOSMOS