Polarisation of X-ray emission from accretion discs in active galactic nuclei

• Název práce v češtině: Polarizace rentgenového záření akrečních disků v aktivních galaktických jádrech
• Název v anglickém jazyce: Polarisation of X-ray emission from accretion discs in active galactic nuclei
• Klíčová slova: rentgenová astrofyzika, aktivní galaktické jádra, relativistická astrofyzika, černé díry, polarizace
• Klíčová slova anglicky: X-ray astrophysics, active galactic nuclei, relativistic astrophysics, black holes, polarisation
• Akademický rok vypsání: 2019/2020
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Astronomický ústav UK (32-AUUK)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Michal Dovčiak, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 13.08.2019
• Datum zadání: 15.08.2019
• Datum potvrzení stud. oddělením: 19.09.2019
• Datum a čas obhajoby: 22.06.2020 10:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 26.05.2020
• Datum odevzdání tištěné podoby: 26.05.2020
• Datum proběhlé obhajoby: 22.06.2020
• Oponenti: Frédéric Marin
• Konzultanti: RNDr. Jiří Svoboda, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Student se seznámí se základními procesy probíhajícími v centru aktivních galaktických jader při akreci hmoty ve formě akrečního disku na supermasivní černou díru. Hlavním cílem bude studovat spektrální a polarizační vlastnosti rentgenového záření akrečního disku osvětleného koronou nad ním, se započtením všech relativistických efektů působících na záření v blízkosti černé díry. Student pomocí numerických simulací vypočte spektrum, stupeň polarizace a polarizační úhel pro různé parametry systému (spin černé díry, ionizace akrečního disku, inklinace pozorovatele). K tomu bude třeba upravit existující kód v programovacím jazyku C tak, aby se dali použít numericky vypočtené tabulky ve FITS formátu popisující lokální záření disku. Výsledná spektra budou porovnána s literaturou a polarizace s analytickou aproximací, která se v současnosti používá. Výsledky student použije k simulaci dat pro budoucí rentgenovou družici IXPE (NASA, 2021) pomocí software IXPEobssim. K tomu bude třeba vytvořit skrypt v jazyce Python na základě již funkčních skryptů pro podobné použití. Diplomová práce bude napsána v anglickém jazyce.

Seznam odborné literatury

Články:
Cunningham CT (1975) The effects of redshifts and focusing on the spectrum of an accretion disk around a Kerr black hole, ApJ, 202, 788-802
Dovčiak M, Karas V & Yaqoob T (2004) An Extended Scheme for Fitting X-Ray Data with Accretion Disk Spectra in the Strong Gravity Regime, ApJS, 153, 205-221
García J, Dauser T, Reynolds CS, Kallman TR, McClintock JE, Wilms J & Eikmann W (2013) X-Ray Reflected Spectra from Accretion Disk Models. III. A Complete Grid of Ionized Reflection Calculations
Connors PA, Piran T & Stark RF (1980) Polarization features of X-ray radiation emitted near black holes, ApJ, 235, 224-244
Dovčiak M, Muleri F, Goosmann RW, Karas V & Matt G (2011) Light-bending Scenario for Accreting Black Holes in X-ray Polarimetry, ApJ, 731, 75

Dizertace:
Dovčiak M (2004) Radiation of Accretion Discs in Strong Gravity, PhD thesis, Charles University
Di Lalla N (2019) Study and optimization of the IXPE polarization-sensitive detectors, PhD thesis, University of Pisa

Knihy:
Fabian AC (2004) Frontiers of X-ray astronomy, Cambridge: Cambridge University Press
Seward FD & Philip AC (2010) Exploring the X-ray universe, UK: Cambridge University Press
Fabiani S & Muleri F (2014) Astronomical x-ray polarimetry, Roma: Aracne
Chandrasekhar S (1960) Radiative transfer, New York: Dover

Manuály:
IXPEobssim documentation