Odrzutowiec astrofizyczny - Astrophysical jet

Astrofizyczna strumień jest astronomiczny zjawisko, w którym wypływ zjonizowanego materii są emitowane jako dłuższy wiązki wzdłuż osi obrotu . Kiedy ta silnie przyspieszona materia w wiązce zbliża się do prędkości światła , astrofizyczne dżety stają się dżetami relatywistycznymi, ponieważ wykazują efekty szczególnej teorii względności .

Powstawanie i zasilanie astrofizycznych dżetów to bardzo złożone zjawiska, które są związane z wieloma rodzajami wysokoenergetycznych źródeł astronomicznych. Powstają one prawdopodobnie w wyniku dynamicznych interakcji w dyskach akrecyjnych , których aktywne procesy są zwykle powiązane ze zwartymi obiektami centralnymi, takimi jak czarne dziury , gwiazdy neutronowe czy pulsary . Jednym z wyjaśnień jest to, że splątane pola magnetyczne są zorganizowane tak, aby skierować dwie diametralnie przeciwległe wiązki od centralnego źródła pod kątami o szerokości zaledwie kilku stopni (ok. > 1%). Na dżety może również wpływać efekt ogólnej teorii względności znany jako przeciąganie klatek .

Większość największych i najbardziej aktywne strumienie są tworzone przez czarnych dziur (SMBH) w centrum aktywnego galaktyk jak kwazarami i radiogalaktyk lub wewnątrz klastrów Mlecznej. Takie dżety mogą przekraczać miliony parseków . Inne obiekty astronomiczne zawierające dżety obejmują kataklizmiczne gwiazdy zmienne , podwójne układy rentgenowskie i rozbłyski gamma (GRB). Dżety w znacznie mniejszej skali (~parseków) można znaleźć w regionach gwiazdotwórczych, w tym gwiazdach T Tauri i obiektach Herbiga-Haro ; obiekty te są częściowo formowane przez oddziaływanie dżetów z ośrodkiem międzygwiazdowym . Wypływy dwubiegunowe mogą być również związane z protogwiazdami lub z wyewoluowanymi gwiazdami post-AGB , mgławicami planetarnymi i dwubiegunowymi .

Relatywistyczne dżety

Widok supermasywnej czarnej dziury M87* w świetle spolaryzowanym, wykonany przez Teleskop Event Horizon . Kierunki linii na szczycie całkowitego natężenia wyznaczają orientację polaryzacji, z której można określić strukturę pola magnetycznego wokół czarnej dziury.

Dżety relatywistyczne to wiązki zjonizowanej materii przyspieszane z prędkością bliską prędkości światła. Większość z nich została obserwacyjnie powiązana z centralnymi czarnymi dziurami niektórych aktywnych galaktyk , radiogalaktyk lub kwazarów , a także z galaktycznymi, gwiezdnymi czarnymi dziurami , gwiazdami neutronowymi lub pulsarami . Długość wiązki może wynosić od kilku tysięcy, setek tysięcy lub milionów parseków. Prędkości odrzutowe przy zbliżaniu się do prędkości światła wykazują znaczące efekty szczególnej teorii względności ; na przykład wiązka relatywistyczna, która zmienia pozorną jasność wiązki.

Galaktyka eliptyczna M87 emitująca relatywistyczny dżet widziana przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a

Masywne centralne czarne dziury w galaktykach mają najpotężniejsze dżety, ale ich struktura i zachowanie są podobne do mniejszych galaktycznych gwiazd neutronowych i czarnych dziur . Te systemy SMBH są często nazywane mikrokwazarami i wykazują duży zakres prędkości. SS433 wodne, na przykład, średnią prędkość 0,26 C . Relatywistyczne powstawanie dżetów może również wyjaśniać obserwowane rozbłyski gamma .

Mechanizmy odpowiedzialne za skład dżetów pozostają niepewne, chociaż niektóre badania faworyzują modele, w których dżety składają się z elektrycznie obojętnej mieszaniny jąder , elektronów i pozytonów , podczas gdy inne są zgodne z dżetami złożonymi z plazmy pozyton-elektron. Oczekuje się, że jądra śladowe unoszone w relatywistycznym strumieniu pozyton-elektron będą miały niezwykle wysoką energię, ponieważ te cięższe jądra powinny osiągać prędkość równą prędkości pozytonu i elektronu.

Rotacja jako możliwe źródło energii

Z powodu ogromnej ilości energii potrzebnej do wystrzelenia relatywistycznego dżetu, niektóre dżety są prawdopodobnie zasilane przez wirujące czarne dziury . Jednak częstotliwość wysokoenergetycznych źródeł astrofizycznych z dżetami sugeruje kombinację różnych mechanizmów pośrednio identyfikowanych z energią w skojarzonym dysku akrecyjnym i emisjami promieniowania rentgenowskiego ze źródła generującego. Wykorzystano dwie wczesne teorie, aby wyjaśnić, w jaki sposób energia może zostać przeniesiona z czarnej dziury do astrofizycznego dżetu:

  • Proces Blandforda-Znajka . Ta teoria wyjaśnia pozyskiwanie energii z pól magnetycznych wokół dysku akrecyjnego, które są ciągnięte i skręcane przez spin czarnej dziury. Materiał relatywistyczny jest następnie realnie uruchamiany przez zaciśnięcie linii pola.
  • Mechanizm Penrose'a . Tutaj energia jest wydobywana z obracającej się czarnej dziury przez przeciąganie klatek , co później teoretycznie udowodniono, że jest w stanie wydobyć relatywistyczną energię cząstek i pęd, a następnie wykazano, że jest to możliwy mechanizm powstawania dżetów. Efekt ten można również wytłumaczyć grawitoelektromagnetyzmem .

Relatywistyczne dżety z gwiazd neutronowych

Pulsar IGR J11014-6103 z pozostałością po supernowej, mgławicą i dżetem

Dżety można również obserwować z wirujących gwiazd neutronowych. Przykładem jest pulsar IGR J11014-6103 , który ma największy dżet obserwowany do tej pory w Drodze Mlecznej i którego prędkość szacuje się na 80% prędkości światła (0,8 c ). Uzyskano obserwacje rentgenowskie, ale nie wykryto sygnatury radiowej ani dysku akrecyjnego. Początkowo zakładano, że pulsar szybko się kręci, ale późniejsze pomiary wskazują, że prędkość wirowania wynosi tylko 15,9 Hz. Tak niska prędkość wirowania i brak materiału akrecyjnego sugerują, że dżet nie jest ani rotacyjny, ani akrecyjny, chociaż wydaje się, że jest wyrównany z osią rotacji pulsara i prostopadły do ​​rzeczywistego ruchu pulsara.

Inne obrazy

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki