Upload
remedios-knox
View
59
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Tijana Prodanović, Univerzitet u Novom Sadu Tamara Bogdanović , Georgia Institute of Technology Dejan Urošević, Univerzitet u Beogradu. bliski prolazi galaksija kao novi I zvor I kosmičkog zračenja i litijuma. Posmatrački dokazi modela Velikog praska Širenje svemira ~ T+10 10 god - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Tijana Prodanović, Univerzitet u Novom SaduTijana Prodanović, Univerzitet u Novom SaduTamara Bogdanović, Georgia Institute of Technology
Dejan Urošević, Univerzitet u Beogradu
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
1
Posmatrački dokazi modela Velikog praska
I. Širenje svemira ~ T+1010 godII. Kosmičko pozadinsko zračenje ~ T+4x105
godIII. Nukleosinteza Velikog praska (BBN) ~
T+1 sec. Testira najraniju epohu!
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
2
Velika temperatura, gustina, širenje Sinteza najlakših elemenata – D, 3He, 4He, 7Li Ko je brži – širenje ili reakcije (brže širenje –
manje vremena za nukleosintezu) Početni uslovi + fizika Dobijamo primordijalne zastupljenosti Poredimo sa posmatranjima Proveravamo fiziku i kosmologiju!
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
3
PRIMORDIAL LHC
Schramm grafik Zastupljenost vs. gustina
bariona Krive: BBN predikcije 1σ greške – nuklearni
preseci reakcija Merimo zastupljenost –
očitamo gustinu bariona Merimo gustinu bariona –
očitamo zastupljenost Jednostavno!(?)
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
4
Cyburt et al. 2004, 2008
Nekada deuterijum za određivanje gustine bariona
Danas gustinu bariona određena iz CMB posmatranja
WMAP – Era kosmologije visoke preciznosti! CMB & BBN – testiramo kosmologiju! WMAP (Dunkley et al. 2008):
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
5
10
2100
10)17.023.6(
00062.002273.0
hb
WMAP – fiksira gustinu bariona
Teorija nukleosinteze dalje određuje primordijalne
Jednostavno! Šta kažu
posmatranja?
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
6
BBN teorijske krive CMB – barioni Posmatranja -
pravougaonici
4He – OK D – pun pogodak! 7Li – problem!
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
7
Cyburt et al. 2003, 2008
Cyburt et al. 2008. Teorija (plavo) Posmatranja (žuto)
Litijum potpuno omašio!
Raskorak za faktor 3-4!
PROBLEM!
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
8
problem litijuma
problem litijuma
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
9
Dva izotopa – 6 i 7 Proizvodnja 7Li
BBN kosmičko zračenje (recept: udarni talas, magnetno
polje, naelektrisane čestice) fuzija spalacija
u supernovama tipa II (neutrinski proces – spalacija u C omotaču usled neutrina – 11B, 10B i 7Li)
Proizvodnja 6Li kosmičko zračenje
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
10
LiBeBCNO,
Li7,6
p
Spite & Spite 1982 Zvezde niske
metaličnosti u halou (Skoro) Jednaka
zastupljenost Li ka niskim metaličnostima
Vrlo malo odstupanja! Primordijalni plato?
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
11
Lemoine 1997
Spite “plato” za faktor ~ 2- 4 niži od predviđene (CMB+BBN) primordijalne zastupljenosti
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
12
Asplund et al. 2006 1071.0
62.0
7
1024.5
pH
Li
1068.032.0
7
1023.1
obsH
Li
Uništavanje Li umesto očekivane post-BBN proizvodnje!?
Očekivan ali nizak
Asplund et al. (2006)
Neočekivan
7Li plato
6Li plato
6Li “plato”? Ne proizvodi se tokom BBN epohe! Post-BBN proizvodnja putem kosmičkog zračenja
(CR) Galaktičko CR - 6Li raste sa metaličnošću Kosmološko CR? – 6Li ne zavisi od metaličnosti
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
13
Kosmološko kosmičko zračenje Udarni talasi tokom formiranja
struktura (npr. Dobardžić & Prodanović 2012)
Primordijalan sastav – samo H & He
Proizvode Li (6,7) bez nastanka drugih elemenata (Be & B) tipičnih za GCR
Ovako stvoren Li bi kontaminirao primordijalan sastav Li u zvezdama haloa (Suzuki & Inoue 2002)
Još veće odstupanje!
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
14
Miniati et al. 2000
Merene zastupljenosti su ispod očekivanih u velikom opsegu niskih metaličnosti
Kako ravnomerno uništiti Li u različitim zvezdama na različitim metaličnostima?
Da li je 6Li plato zaista “plato” i zaista tu? Kontaminacija usled drugih izvora 6,7Li ?
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
15
Posmatranja? Merene
zastupljenosti pogrešne?
Problem sa modeliranjem zvezdanih atmosfera?
Teorija? Merene
zastupljenosti tačne? Naći način da se Li
uništi pre no što uđe u zvezde
Nova fizika?
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
16
Odlična u međuzvezdanoj sredini! Oba izotopa jasno odvojena
Komplikovano u zvezdama 6Li unosi samo malu asimetriju na liniju 7Li – iz toga
dobijamo odnos zastupljenost i ovih izotopa
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
17
7Li 6Li
Knauth et al. 2002
Asplund et al. 2006
Apsorpcione linije u zvezdanim atmosferama Modeliranje! Ne-LTE, 1D vs. 3D
Li u glavnom jonizovan u atmosferama Mora se odrediti Li II/Li I odnos Osetljivo na temperaturu
Rešenje Li problema zahteva mnogo veću temperaturu? ΔT ~ 500-600K? Utiče na druge elemente (Be, B, O) Casagrande et al. 2010 – nova, detaljna procena T
skale daje ΔT ~ 200K
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
18
Litijum se lako sagoreva u zvezdama
Konvekcija uništava! Površinski materijal meša se u dublje slojeve – Li se
sagoreva Ako se 7Li sagoreva – 6Li se sagoreva još više!
Ali nedovoljno i neuniformno! Različite zvezde – različite konvektivne zone Javilo bi se odstupanje od “platoa”! Zvezde niže metaličnosti imaju pliće konvektivne zone!
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
19
HeDLiT
HepLiT466
476
2102
2105.2
Problem litijuma i dalje prisutan Bez ikakvog konvencionalnog rešenja...za
sada Problem 7Li se mora rešiti bez da se stvore
drugi problemi za druge lake elemente! Bonus: Isto rešenje kojim se uništava 7Li
može biti novi 6Li? Uticaj tamne materije tokom BBN epohe?
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
20
Naći novu sredinu za merenje Li! High Velocity Clouds (Prodanovic & Fields 204)
(U nekima) Niska metaličnost (~ 10% solarne) Malo prašine Bez komplikacija sa stelarnim modelovanjem Nezavisan test pre-galaktičke proizvodnje Li
Ali visoka jonizacija, niska gustina, teško za merenje
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
22
Nova sredinu za merenje Li! Mali Magelanov oblak (Howk et al 2012)
Metaličnost ~ 0.20 solarne Izmerena zastupljenost Li u gasnoj fazi (i
izotopski odnos!) Nezavisan test problema
litijuma!
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
23
Howk et al. 2012, Nature Merena zastupljenost u skladu sa teorijskom
primordijalnom vrednošću (iznad merenog platoa)
Problem Li usled zvezdanog modeliranja? Malo prostora za proizvodnju Li kosmičkim zračenjem post-BBN
7/12/2011Tijana Prodanovic @ SF Cosmology Workshop [email protected]
24
bliski prolazibliski prolazi
Interakcije, sudari i bliski prolazi utiču na morfologiju galaksija
Posebno jak efekat na male satelitske galaksije pod dejstvom uticaja velike (npr SMC & MW)
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
25
Interakcije galaksija – jaki udarni talasi na velikim skalama (npr. Cox et al. 2006)
Bliski prolazi galaksija – plimski udarni talasi “Magelanov mlaz” posledica plimske
interakcije Malog i Velikog magelanovog oblaka pre ~ 2Gyr? ( Diaz & Bekki 2012)
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
26
Udarni talas + magnetno polje = plimsko kosmičko zračenje (TCR)
Nukleosinteza – proizvodnja LiBeB Ali ako sistem niske metaličnosti
nema CNO proizvodnja samo 6,7Li
Dovoljno energije u grav. interakciji
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
27
erg10~ 58, MWSMCkinE
erg102~ 56
,6 SMCLi
E
Koliko Li može da nastane u ovakvim interakcijama?
Jednostavan model – poredimo sa udarnim talasima supernovih
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
28
• Kratko i intenzivno ubrizgavanje kosmičkog zračenja•Udarni talas na velikoj skali•Nije praćeno povećanjem metaličnosti
• Konstantno ubrizgavanje kosmičkog zračenja•Udarni talas na maloj skali•Praćeno povećanjem metaličnosti
vs
TCR GCR
Ako LiTCR = LiGCR
koliki TCR fluks je potreban? kolika treba da bude skala plimskog talasa?
Ukupna masa gasa preko koje treba plimski talas da predje u odnosu na ukupnu masu gasa u sistemu
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
29
CRCRISMNnN Li
TCR
GCRSNRISMTCR
solSN
sol
gas
gasTCR
pc
R
cm
n
yry
y
M
M
M
M
3
3
1
9,Fe
Fe
,Fe
,
10110
2.08
masa Fe koju izbaci 1 supernova
metaličnost sistema
životni vek TCR populacije
koncentracija gasa sistema
SNR poluprecnik do kog se čestice efikasno ubrzavaju
efikasnost ubrzanja čestica u udarnom talasu
Za solarnu metaličnost, čitav sistem treba biti 8 puta izložen plimskim talasima da TCR proizvedu istu količinu Li kao GCR!
SMC (metaličnost ~ 1/5 solarne) Samo 2 interakcije dovoljne da TCR naprave
istu količinu litijuma kao GCR!
SMC pretrpeo bar 2 interakcije sa LMC i 1 sa MW!
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
30
2,, SMCgasgasTCR MM
Ako TCR nisu bili prisutni u SMC Očekivani izotopski odnos je
Ako je značajna količina ukupne Li zastupljenost u SMC poreklom od TCR Izotopski odnos biće
Izmereni izotopski odnos (Howk et al. 2012)
Naš model je u saglasnost sa posmatranjima!
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
31
1.0LiLi ,76 TCRGCRSMC
06.0LiLi ,76 GCRSMC
05.013.0LiLi ,76 obsSMC
Ako je značajna količina ukupne Li zastupljenost u SMC poreklom od TCR Li izmeren u SMC gasu nije reprezentativan za
primordijalnu vrednost i poređenje sa MW – korekcija na dole!
Li problem ostaje! Rešenje u
nestandardnoj fizici?
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
32
Pojačana radio emisija zbog prisustva TCR očekuje se jaka sinhrotronska emisija na vremenskoj
skali ~ 107 yr Napomena: udarni talasi izazvali bi i intenzivnije
formiranje zvezda – naknadno veći fluks standardnog GCR, ali vremenska skala duža
Uočena pojačana radio emisija u interagujući sistemu M51! pogotovo izraženo kod manje interagujuće komponent! TCR uhvaćeni na delu?
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
33
Whirpool, M51
Problem litijuma i dalje nerešen Li meren u zvezdama haloa – komplikovano Neophodno nezavisno merenje u gasu Li meren u SCM gasu, 1/5 solarne metaličnosti
U skladu sa teorijskom primordijalnom vrednošću ali malo mesta za
post-BBN proizvodnju Li Ukazuje da je problem u
modeliranju zvezda?
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
34
SMC je “preživeo” nekoliko
bliskih prilaza sa LMC i MW Bliski prilazi rezultuju plimskim udarnim talasima Plimsko kosmičko zračenje (TCR) Koliko Li mogu TCR da naprave? (Prodanović, Bogdanović & Urošević 2012)
2 bliska prilaza dovoljna da TCR naprave istu količinu Li kao GCR tokom istorije! u skladu sa merenim izotopskim odnosom! u skladu sa radio emisijom interagujućih sistema!?
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
35
Interagujući sistemi Veliki uticaj na manju interagujuću komponentu Nova populacija kosmičkog zračenja Nov izvor litijuma
SMC merenja Li I Li u halo zvezdama i u SMC gasu niži od
očekivane primordijalne vrednosti Ukazuje na novu fiziku!?
Tijana Prodanović [email protected]
Seminar katedre za astronomiju, Beograd, 11.12. 2012.
36