Určování výkonů jetů v obřích eliptických galaxiích

Bc. Jaroslava Secká

Bachelor's thesis

Estimating jet powers in giant elliptical galaxies

Abstract:

V průběhu posledních několika dekád byly objeveny poklesy jasu v rentgenových pozorováních kup, skupin galaxií i eliptických galaxiích. Tyto poklesy jsou způsobeny jety centrální supermasivní černé díry, které odhrnují okolní horký difúzní plyn a vytváří v něm bubliny. Ze znalosti jejich velikosti a stáří lze odhadnout výkony jetů za předpokladu, že množství energie disipované ve formě šoků je zanedbatelné. Podle zjištění Allen et al. (2006) existuje korelace mezi Bondiho akrecí a výkonem jetů, naznačující existenci zpětné vazby mezi aktivním galaktickým jádrem a rentgenovým plynem hostující galaxie. Nicméně, protože neexistuje objektivní způsob detekce bublin a určení jejich velikostí, výkony jetů určené různými autory se mohou značně lišit a to i v případě, kdy vyjdou z totožných dat. To následně značně komplikuje studium fyzikální podstaty této zpětné vazby. Obsahem této práce je studium technik zpracování obrazu, které se používají na detekci bublin s vyšetřením rozličných zdrojů nejistot ovlivňující určené výkony. Následně je s cílem objektifikace celého procesu navrhnut nový způsob jejich detekce inspirovaný prací Fort (2017), který je zde poprvé aplikován na snímky skutečných galaxií - pomocí neuronové sítě.

Abstract:

For the past couple of decades, surface brightness depressions in the X-ray emission of clusters, groups and elliptical galaxies have been discovered. They are believed to be created by the jets of the central supermassive black hole. As the jet propagates it pushes aside the hot X-ray emitting gas, creating voids. These are then observed as X-ray cavities. Since these ‘bubbles’ are inflated by the jets, their sizes can be used to estimate jet powers under the assumption that the energy dissipated in form of shocks is negligible in comparison. Plotting the Bondi accretion as a function of summed power of both jets shows a correlation between them Allen et al. (2006), suggesting an existence of AGN (active galactic nuclei) feedback. However since there is no objective way of defining cavity sizes, values of the derived powers of the jets can differ by significant amount even when the same data are used by various authors, hindering our understanding of the underlying physics. In this work, traditional imaging techniques used for cavity detection are examined along with the identification of various sources of uncertainties. In a search for an objective way of defining cavity sizes, a novel method inspired by Fort (2017) is proposed and for the first time tried on images of real galaxies – a neural network.

Keywords

rentgenové záření, eliptická galaxie, rentgenová bublina, neuronová sít’, NGC 4649 X-ray, elliptical galaxy, X-ray cavity, neural network

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 22. 6. 2018
• Supervisor: doc. Mgr. Norbert Werner, Ph.D.
• Reader: Dr. Michal Dovčiak

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Physics / Astrophysics