Studium rentgenového záření z blízkosti černých děr

Bc. Vladimír Domček

Master's thesis

X-Ray Radiation from the Innermost Regions around Black Holes

Abstract:

Aktivní galaktická jádra jsou kompaktní oblasti v centrech galaxií, které produkují záření na různých vlnových délkách, od rádiového oboru přes ultrafialovou a rentgenovou část spektra až po záření gamma. Nejenergetičtější záření pochází z nejvnitřnějších oblastí a předpokládá se o něm, že pochází z tzv. akrece, tedy postupného dopadu hmoty, na super-hmotnou černou díru. V první části práce studujeme jeden z otevřených problémů rentgenové spektroskopie černých děr, měření strmých hodnot radiálního profilu emisivity odraženého rentgenového záření z povrchu akrečního disku. Systematicky zkoumáme, jak jsou měření radiální emisivity ovlivněny různými předpoklady o ionizačním profilu disku v důsledku různé hustoty a ozáření rentgenovým zdrojem. Výsledky ukazujeme pro tři nejčastěji používané modely, a to na simulovaných datech tří různých současných i plánovaných rentgenových misí. Druhá část práce shrnuje výsledky analýzy rentgenových dat Seyfertovy galaxie typu 1 NGC 985, pozorované největší rentgenovou observatoří ESA, družicí XMM-Newton. V naší práci analyzujeme vysoce rozlišená spektra za účelem modelování vytékajícího částečně ionizovaného plynu (tzv. warm absorber). Zkoumáme fyzikální vlastnosti tohoto plynu, především určujeme sloupcovou hustotu vodíku, úrovně ionizace a rychlosti výtoku plynu, a dále studujeme, jak tyto vlastnosti reagují s ohledem na nově objevený probíhající zákryt.

Abstract:

Active Galactic Nuclei are compact regions at the center of galaxies that produce emission in a variety of wavelengths, from the radio through UV, X-ray up until energetic Gamma-ray. The most energetic radiation comes from the innermost parts of this objects and is believed to be produced by accretion of matter onto a supermassive black hole. In the first part of our work we study one of the open problems of black hole X-ray spectroscopy, the measurement of the steep radial-emissivity profile of the X-ray reflection emission from the accretion disc. We systematically explore how the radial emissivity measurements are affected by different assumptions about the ionisation profile due to different density and X-ray illumination of the accretion disc. We also show variations between three most commonly used models and simulate the data for three different current and planned X-ray missions. The second part of this thesis summarises the analysis of X-ray data of the Seyfer 1 galaxy NGC 985, observed by ESA's largest X-ray observatory. In our study, we analyse high-resolution spectra to model outflowing partially ionised gas, the so-called Warm Absorbers. We examine the physical properties of the warm absorber, in particular we constrain column densities of hydrogen, levels of ionisation and outflowing velocities of the gas and how they respond to the newly discovered occurring eclipsing event.

Keywords

rentgenová spektroskopie, černé díry, aktivní galaktická jádra, NGC 985, warm absorber X-ray spectroscopy, black holes, active galactic nuclei, warm absorber

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 14. 6. 2016
• Supervisor: RNDr. Jiří Svoboda, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Theoretical Physics and Astrophysics