Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Standard szirénák Gravitációs hullámok és a kozmológia Kocsis Bence PhD diák, ELTE Atomfizika Tsz. Témavezetők: Frei Zsolt Haiman Zoltán Menou, Kristen.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Standard szirénák Gravitációs hullámok és a kozmológia Kocsis Bence PhD diák, ELTE Atomfizika Tsz. Témavezetők: Frei Zsolt Haiman Zoltán Menou, Kristen."— Előadás másolata:

1 Standard szirénák Gravitációs hullámok és a kozmológia Kocsis Bence PhD diák, ELTE Atomfizika Tsz. Témavezetők: Frei Zsolt Haiman Zoltán Menou, Kristen

2 Sötét Energia Sötét Anyag

3 Az előadás vázlata 1.Gravitációs hullámok és detektorok 2.Szupermasszív fekete lyukak 3.Standard szirénák azonosítása 4.Következtetések

4 Gravitációs hullámok és detektorok

5 Gravitációs hullámok Téridő disztorzió Fénysebességgel terjed Relatív megnyúlás Távolsággal 1/r szerint csökken Kétféle polarizáció

6 Gravitációs hullámok levezetése Einstein egyenletek –Téridő görbületi tenzor –Energia-impulzus tenzor Gyenge tér közelítés vákuumban –Metrikus tenzor közel Minkowski –Energia-impulzus tenzor zérus Perturbációra a hullámegyenletet kapjuk Mértékszabadság miatt a legáltalánosabb alak:

7 Miért fontosak a gravitációs hullámok? Egy új ablak az univerzumra Közvetlenül a tömegről kapunk információt –Neutroncsillag/fehér törpe/csillag morzsolás szupermasszív fekete lyukak közelében árapályerők hatására –Fekete lyuk és/vagy neutroncsillag kettős rendszerek egymásba spirálozása és összeolvadása –Pulzárok –Szupernovák –Gamma kitörések –Sztohasztikus háttér Kozmológiai távolságú források észlelhetők

8 Egy új ablak az univerzumra

9 Gravitációs hullámok és a kozmológia

10 Gravitációs hullám detektorok működési elve Fábry-Perot lézer interferométer Zaj karakterisztikát meghatározó faktorok ismertek

11 LIGO GEO Virgo TAMA AIGO Gravitációs hullám detektorok a Földön

12 Gravitációs hullám detektorok a világűrben BBO 2025 ALIAS 2020 DECIGO 2025 LISA 2015

13 Érzékenységi görbék Relatív megnyúlás Frekvencia [Hz]

14 Szupermasszív fekete lyukak

15 SMBH?? Jelenleg minden óriás spirálgalaxis közepén –Tejút: M ~ 3 x 10^9 M_Sun Galaxisok keletkezésekor z~20 körül jönnek létre a kezdeti magok –eredetileg a galaxisok kis százalékában –sokkal kisebb tömegűek Megfigyelés –aktív galaxismag luminozitása –sebességdiszperzió –emissziós vonal kiszélesedés –csillag trajektóriák

16 Galaxisütközés (~Mpc) Csillag szóródás (kpc  pc?) –„loss cone” tartományba kerülő csillagok csökkentik az impulzusmomentumot Gáz dinamikus ellenállás (kpc  pc?) –követő sűrűsödéshullám forgatónyomatékot gyakorol Gravitációs hullámok (1 pc  ütközés) –Impulzusmometumot hordoz SMBH ütközés fázisai Nyitott kérdések: –Az utolsó parsec probléma –Milyen elektromágneses sugárzás? –Gravitációs kilökődés?

17 Esemény gyakoriság Menou, Haiman, & Narayan (2001, ApJ 558, 535)

18 Az utolsó pc Az utolsó pc alatt gravitációs sugárzás hatékony Gravitációs visszahatás –Gravitációs hullámok amplitudója nő –Frekvencia csökken

19 Vajon mik az elektromágneses megfelelők? Galaxis? Ultraluminous Infrared Galaxy (ULIRG)? Kvazár? –Röntgen kvazár? Gyorsan változó luminozitás? Konkrét jellemzők Üreges tányér? Kilökődés? (GW rakéta) Prompt lökéshullám? Röntgen utófénylés? Kamossa et al. 2003

20 Standard szirénák azonosítása

21 Az elektromágneses megfelelő azonosítása Égi koordináták Tömegek Luminozitási táv. Pályaelemek Spinek Égi koordináták EM luminozitás Vöröseltolódás Spektrum, változékonyság, stb. GWEM A counterpart azonosítása

22 A LISA-val konzisztens tartomány körülhatárolása Hány darab kvazár? –Melyikőjük az igazi megfelelő? Ha szerencsénk van akkor pont csak 1 kvazár lesz a megengedett tartományban!

23 GW adatok minden irányból jövő jelet egyszerre tartalmazza Ismert hullámformák matched filtering keresése Gravitációs hullámok – paraméterbecslés I. Nagy jel-zaj arányú sablonok kiválasztása A hullámforma paramétereinek finom hangolása –Parameter becslés pontossága Vecchio 2004, PRD

24 FőkomponensekMarginalizált hibák Valójában a paraméterek között korrelációk lehetnek Az irány a Nap körüli keringés modulációjából –Nem várható az utolsó nap alatt szignifikáns javulás A LISA gravitációs hullám jelet diszkrét Fourier sorba fejtjük A várható paraméterhibát a Fisher mátrixból becsülhetjük –Ezzel megkapjuk a paramétertérben a hiba ellipszoidot Gravitációs hullámok – paraméterbecslés II.

25 Luminozitási távolság (közvetlen GW megfigyelhető)  vöröseltolódás –Kozmológial paraméterek –Pekuliáris sebességek –Gravitációs lencsézés Mindezen mennyiség BIZONYTALAN ! A vöröseltolódás lokalizációja

26 A versenyelemzést ismertető helyek vagy ügyintézők (vagy egyéb kapcsolódó dokumentumok) jegyzéke Wang et al km/s White & Hu 2000; Smith et al Kocsis, Frei, Haiman, & Menou, ApJ 2006 A vöröseltolódás becslése

27 A gyenge lencse torzítások korrigálása Háttér galaxis nyírás korreláció  max kb 20% korrekció (Dalal et. al. 2003) Az előtér tömegeloszlás közvetlen feltérképezése Relatív korrekció  további max kb 20% korrekció

28 A versenyelemzést ismertető helyek vagy ügyintézők (vagy egyéb kapcsolódó dokumentumok) jegyzéke Wang et al km/s White & Hu 2000; Smith et al Kocsis, Frei, Haiman, & Menou, ApJ 2006 A vöröseltolódás becslése

29 A megfelelő azonosítása Hány kvazár jelölt található? –A kvazár luminozitási függvényből számítható L ~ 0.3 L Edd (M) (Kollmeier et al 2005, Hopkins et al. 2006) –LISA 3D tartománynak megfelelő térfogat –Kozmológial térfogatelem figyelembevétele –Inhomogén eloszlás figyelembevétele Mpc (z=1) 3-60 Mpc

30 SMBH Tömeg Eredmények Lehetséges kvazár megfelelők száma

31 Keresés a létező nagy-skálás felmérések alapján Keresési stratégia Célzott megfigyelés nagy látómezejű távcsővel –Változékonyság keresése a behatárolt tartományban –Már napokkal az ütközés előtt elég pontosan meghatározza a forrás irányát a LISA?

32 Mennyi idővel az ütközés előtt csökken az iránybecslés hibája 1 fok alá? TömegVöröseltolódás Adott  időre az addig összegyűlt jel/zaj aránnyal skálázva a hibákat:

33 Standard szirénák detektálásának következményei National Center for Supercomputing Applications (NCSA)

34 Koincidens megfigyelés következményei Égi koordináták Tömegek Luminozitási táv. Pályaelemek Spinek GWEM A counterpart azonosítása Eddington ratio Eddington arány Kozmológia (standard sziréna) BH & akkréció fizika Égi koordináták EM luminozitás Vöröseltolódás Spektrum, változékonyság, stb.

35 Luminozitás Eddington arány Jelenleg bizonytalan empirikus korrelációk alapján (Kollmeier et al. astro-ph/ ) –0.1 < L/L_Edd < 1 Standard szirénákkal % pontosan mérhető! SMBH Tömeg

36 Sötét anyag sűrűsége Kozmológiai paraméterhibák Sötét energia állapotegyenlete

37 Fekete lyuk és akkréciós fizika Jelenleg csak nagyon leegyszerűsített esetekben (Armitage & Natarayan 2002, Milosavljevic & Phinney 2005) –excentricitás, spinek, és kilökődés nélkül –speciális tömegarányokra

38 Összefoglalás Gravitációs hullámok 10 éven belül alkalmazhatóak a csillagászatban Standard szirénák azonosíthatók lesznek a LISA-val –ha kvazár aktivitáshoz köthető –ha EM luminozitás és változékonyság szignifikáns Óriási előrelépés az asztrofizikában


Letölteni ppt "Standard szirénák Gravitációs hullámok és a kozmológia Kocsis Bence PhD diák, ELTE Atomfizika Tsz. Témavezetők: Frei Zsolt Haiman Zoltán Menou, Kristen."

Hasonló előadás


Google Hirdetések