Relativisztikus sugárhajtású

Relativistic jets, jets ( eng.  Relativistic jet ) – plazmasugarak , amelyek csillagászati ​​objektumok, például aktív galaxisok , kvazárok és rádiógalaxisok központjaiból (magjaiból) szöknek ki . Az első ilyen repülőgépet Geber Curtis csillagász fedezte fel 1918-ban. Később Stephen Hawking fizikus be tudta bizonyítani, hogy ezek a kibocsátások hipotetikus fekete lyukakból származnak .

Általában egy tárgynak két ellentétes irányú sugárja van.

Okok

Jelenleg a relativisztikus fúvókák még mindig nem kellően vizsgált jelenség [6] [7] . Az ilyen sugarak megjelenésének oka gyakran a mágneses mezők kölcsönhatása a fekete lyuk vagy neutroncsillag körüli akkréciós koronggal .

A relativisztikus fúvókák sebessége a látóvonalon keresztül

Egy relativisztikus sugár égi szférán való mozgásának megfigyelésekor a szuperluminális sebességű mozgás illúziója keletkezhet [8] . Ez a hatás azonban megmagyarázható a relativitáselmélet elveinek megsértése nélkül.

Ennek a jelenségnek az első elméleti igazolását Martin Rees angol asztrofizikus adta meg 1966-ban. Képzeljük el, hogy valamilyen forrás középpontjából anyag kilökődik (sugár), amely meglehetősen nagy (de természetesen kisebb) sebességgel mozog a látóvonalhoz képest tompaszögben (vagyis többé-kevésbé). a megfigyelő felé). Az egyszerűség kedvéért feltételezzük, hogy az objektum középpontja a megfigyelőhöz képest rögzített. A sugárnak a megfigyelőhöz közelebb eső részeiből vett jelet későbbi időpontokban bocsátják ki, összehasonlítva az álló központból érkező jellel. Ezért a megfigyelő mért sebesség-vetülete az ég síkjára (azaz a látóvonalra merőleges síkra) nagyobb lesz, mint a sugár közeli részének és a középpontjának egyidejű megfigyelésekor számított sebesség. Különösen jó tájolásnál [9] a látszólagos sebesség ( Lorentz-tényező )-szer nagyobb lesz, mint a v valódi sebesség . Egyes esetekben 10-es nagyságrendű Lorentz-tényező figyelhető meg, ezért a szuperluminális források a galaxisok és kvazárok magjából való relativisztikus kilökődések létezésének bizonyítékai [8] . A rádióinterferometriás módszerrel végzett megfigyelések nagyon hosszú bázisokkal azt mutatták, hogy az alkatrészek szuperluminális mozgása[ pontosítás ] nagyon jellemző ezekre az objektumokra [10] .

Relativisztikus fúvókák további tanulmányozása

Az FTL-nek a relativisztikusan irányított részecskeáramlással való magyarázatának legkorábbi kísérletei során egy bonyodalom merült fel : a kompakt források meglepően nagy része mutatott FTL-t, míg az egyszerű geometriai érvek azt sugallták, hogy az ilyen objektumok csak néhány százalékát kellene véletlenszerűen, szinte a vonal mentén orientálni. látásból.. A szimmetrikus kiterjesztett rádiókomponensek jelenléte arra utalt, hogy két szimmetrikus nyaláb központi forrásából kapták az energiát. De nehéz összehasonlítani a közeledő és a távolodó (vagy akár az álló) komponensek fényerejét . Ezt a nyilvánvaló különbséget általában a kettős kilégzési modell [11] összefüggésében tárgyalják, amikor a magból érkező sugárzást stacionárius pontnak tekintik, ahol a közeledő relativisztikus áramlás átlátszatlanná válik. Szuperluminális mozgás figyelhető meg a fúvóka ezen állópontja és a mozgó hullámfrontok vagy más inhomogenitások között a kimenő relativisztikus áramlásban.

Az úgynevezett egységes modellek, amelyek a megfigyelt tulajdonságok sokféleségét egyszerű geometriai hatásként értelmezik, csak részben jártak sikerrel. A relativisztikus sugáráthaladási modellek legegyszerűbb formájukban megmagyarázzák a látszólagos sebesség és a fényesség Doppler - fokozása közötti megfigyelt kapcsolatot . A vita a sugárhajtású vagy szülőpopuláción kívüli objektumok természetére összpontosított [12] . Úgy gondolták, hogy a rádióhangos kvazárok  sokkal nagyobb számú optikailag megfigyelhető kvazár Doppler-feljavított részhalmazát alkotják, és [13] -ban a kompakt forrásokat a kiterjesztett rádióforrások Doppler-javítású összetevőinek tekintik . A rádiómagok és a kilökődés gondos megfigyelése azonban nem teljesen kompatibilis az egyszerű relativisztikus kilökési modellektől elvárt hatásokkal [14] [15] [16] [17] .

A kompakt FTL sorozatok mindig ugyanazt az irányt követik, mint a hosszabb sorozatok, beleértve bizonyos esetekben (pl . 3C 273 és M87 ) az optikai sorozatokat. A kompakt kilökődések megjelenésének értelmezéséhez tehát egyrészt egy kétoldali relativisztikus áramlás eltérő Doppler-erősítésének eredményeként nyilvánvalóan szükséges, hogy a nagyméretű jet-ek is relativisztikus sebességgel mozogjanak. Ez nagyon furcsán nézne ki, mivel nehéz elképzelni, hogy egy relativisztikus áramlás hogyan tud tovább mozogni a mozgás középpontjától akár több kiloparszekusnyira is elmozdulás nélkül . A kiterjesztett rádióforrások polarizációs síkjának Faraday -elfordulásának mérései azonban azt mutatják, hogy a legkisebb elfordulás a kilökéssel járó oldalról figyelhető meg a várakozásoknak megfelelően, ha a sugár a differenciális Doppler-erősítés miatt csak a legközelebbi oldalon látható. [18] .

A 3C 120 rádiógalaxisban közvetlenebb megfigyelési bizonyítékok is vannak arra vonatkozóan, hogy a relativisztikus áramlás az atommagtól legalább néhány kiloparszekal távolabb folytatódik [19] . Egy további bonyodalom a tulajdonságok látszólagos elterjedésével jár a rádiótól az infravörösre, az optikai és az elektromágneses spektrum magasabb energiatartományaira . Ha a rádióforrások fényereje és morfológiája mindenekelőtt térfogati relativisztikus mozgás és orientáció eredménye, nem pedig saját tulajdonságaik, akkor a többi hullámhosszon megfigyelt jellemzőket is hasonlóan kell értelmezni. De a különböző irányultságú sugársugárral rendelkező kvazároknak gyenge kontinuum jelenlétében is fényes önsugárzási vonalaknak kell lenniük, és az ilyen "csupasz" kvazárokat nem figyelik meg. Ezenkívül nem világos, hogy a szubluminális vagy a helyhez kötött és szuperluminális forrásokat is tartalmazó források [20] hogyan illeszkednek ehhez az egyszerű sémához.

A relativisztikus sugárzás értelmezését az atommagok rendkívüli tulajdonságai is megkérdőjelezik. Halton Arp amerikai csillagász [21] hangsúlyozta, hogy nem valószínű, hogy a 3C 120 egyedi objektumot véletlenül helyesen irányították az FTL bemutatására . Hasonlóan egyedi a 3C 273 ; ez a legfényesebb kvazár az égbolton , bármilyen hullámhosszon . Kicsi annak a priori valószínűsége , hogy ez az egyedi objektum helyesen van orientálva a látóvonal mentén az FTL mozgásának megfigyeléséhez, kivéve, ha természetesen az optikai , infravörös , röntgen- és gamma -fényesség is Doppler-javítást kapott. A 3C 273 azonban egyedülálló még kibocsátási vonalainak intenzitásában is , és nehéz elképzelni olyan forgatókönyveket, amelyek lehetővé tennék, hogy a vonalak kibocsátását tömeges relativisztikus mozgással felerősítsék.

A fentiekkel összefüggésben a szuperluminális sebességek csillagászatbeli megfigyelésével kapcsolatos problémák még nem teljesen megoldottak.

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ D.Yu.Cvetkov; J.A.Biretta . Kilökődés az M87 galaxisból , Astronet (2011. augusztus 28.). Az eredetiből archiválva : 2018. november 1. Letöltve: 2018. október 31.
  2. ↑ N.A. Lipunov . Erőteljes sugárhajtású repülőgép az M87 -től , Astronet (2004. december 11.). Az eredetiből archiválva : 2018. november 1. Letöltve: 2018. október 31.
  3. ↑ Miért egyoldalas az M87 jet? | természet . Letöltve: 2018. október 26. Az eredetiből archiválva : 2022. január 19.
  4. ↑ Egységesített sémák rádióhangos aktív galaktikus atommagokhoz . Letöltve: 2018. október 26. Az eredetiből archiválva : 2018. március 22.
  5. ↑ N + 1 "Spitzer" készítette az M87 galaxis láthatatlan sugarának lökéshullámát. " . Hozzáférés dátuma: 2019. április 28. Archiválva : 2019. április 28.
  6. ↑ V.S.Beskin. Asztrofizikai fúvókák magnetohidrodinamikai modelljei . Letöltve: 2020. június 26. Az eredetiből archiválva : 2018. július 20.
  7. ↑ Alekszej Poniatov . Hogyan szökhetnek ki a sugárhajtóművek a galaxisokból? , Tudomány és technológia hírei , TUDOMÁNY ÉS ÉLET (2016. június 20.). Az eredetiből archiválva : 2018. november 1. Letöltve: 2018. október 31.
  8. ↑ 1 2 K. A. Postnov / GAISH . Szuperluminális forrás a galaxisban , Astronet. Az eredetiből archiválva: 2014. december 5. Letöltve: 2018. augusztus 31.
  9. ↑ Nevezetesen abban az esetben, ha a sugárkivetési vonal a sugárreferenciarendszerben a látóvonalra merőleges , és nem a tárgy és a megfigyelő középpontjára. Szigorúan véve a sugár világvonalán áthaladó két tér-idő síknak merőlegesnek kell lennie : az egyik, beleértve az objektum középpontját, és a második - a megfigyelő.
  10. ↑ Zensus, JA és Pearson, TJ (1987) Superluminal Radio Sources, Cambridge Univ. Nyomd, Cambridge
  11. ↑ Blandford, R. D. és Konigl, A. (1979) Astrophys. J. 232, 34.
  12. ↑ Scheuer, PAG és Readhead, ACS (1979) Nature 277, 182.
  13. ↑ Orr, MJ és Browne, IWA (1982) Mon. Nem. Roy. Ast. szoc. 200, 1067.
  14. ↑ Kellermann, K.I. et al. (1989) Astronomer. J. 98, 1195.
  15. ↑ Schilizzi, RT és de Bruyn, AG (1983) Nature 303, 26
  16. ↑ Saika, DJ (1981) H. Nem. Roy. Ast. szoc. 197, 1097.
  17. ↑ Saika, DJ (1984) H. Nem. Roy. Ast. szoc. 208, 231.
  18. ↑ Laing, R. (1988) Nature 331, 149.
  19. ↑ Walker, R.C. et al. (1988) Astrophys. J. 335, 668.
  20. ↑ Pauliny-Toch, IIK, et al. (1987) Nature 328, 778.
  21. ↑ Arp, H. (1987) Astrophys. és Astron. 8, 231

Linkek