Jet relativist

Jeturi relativistice, jeturi ( ing.  Jet relativist ) - jeturi de plasmă care evadează din centrele (nucleele) obiectelor astronomice , cum ar fi galaxiile active , quasarii și galaxiile radio . Primul astfel de jet a fost descoperit de astronomul Geber Curtis în 1918. Mai târziu, fizicianul Stephen Hawking a reușit să demonstreze că astfel de emisii provin de la găuri negre ipotetice .

De obicei, un obiect are două jeturi direcționate în direcții opuse.

Cauze

În prezent, jeturile relativiste rămân un fenomen insuficient studiat [6] [7] . Motivul apariției unor astfel de jeturi este adesea interacțiunea câmpurilor magnetice cu discul de acreție în jurul unei găuri negre sau a unei stele de neutroni .

Viteza jeturilor relativiste de-a lungul liniei de vedere

Când se observă mișcarea unui jet relativist pe sfera cerească , poate apărea iluzia de mișcare cu o viteză superluminală [8] . Cu toate acestea, este posibil să se explice acest efect fără a încălca principiile teoriei relativității.

Prima justificare teoretică pentru acest fenomen a fost dată de astrofizicianul englez Martin Rees în 1966. Imaginați-vă că există o ejecție (jet) de materie din centrul unei surse, mișcându-se cu o viteză destul de mare (dar, desigur, sublumină) la un unghi obtuz față de linia de vedere (adică, mai mult sau mai puțin). faţă de observator). Pentru simplitate, vom presupune că centrul obiectului este fix în raport cu observatorul. Semnalul primit de la părți ale avionului mai apropiate de observator este emis în momente ulterioare în comparație cu semnalul de la centrul staționar. Prin urmare, proiecția vitezei măsurate de observator pe planul cerului (adică, planul perpendicular pe linia de vedere) va fi mai mare decât viteza calculată atunci când partea proximală a jetului și centrul sunt observate în același timp. Cu o orientare deosebit de bună [9] , viteza aparentă devine ( factor Lorentz ) de ori mai mare decât viteza reală v . În unele cazuri, se observă un factor Lorentz de ordinul 10. Sursele superluminale, prin urmare, sunt dovada existenței ejecțiilor relativiste din nucleele galaxiilor și quasarurilor [8] . Observațiile prin metoda radio-interferometriei cu baze foarte lungi au arătat că mișcarea superluminală a componentelor[ clarifica ] foarte tipic acestor obiecte [10] .

Studii suplimentare ale avioanelor relativiste

O complicație a apărut în primele încercări de a explica FTL în termenii unui flux de particule direcționat relativist: o proporție surprinzător de mare de surse compacte au arătat FTL, în timp ce argumente geometrice simple sugerau că doar câteva procente din astfel de obiecte ar trebui să fie orientate aleatoriu aproape de-a lungul liniei. de vedere.. Prezența componentelor radio extinse simetrice a sugerat că acestea au fost furnizate cu energie de la o sursă centrală de două fascicule simetrice. Dar este dificil să compari luminozitatea componentelor care se apropie și se retrag (sau chiar staționare). Această diferență evidentă este de obicei discutată în contextul modelului dublei expirații [11] când radiația din nucleu este considerată ca un punct staționar în care fluxul relativist care se apropie devine opac. Mișcarea supraluminală este observată între acest punct staționar al duzei și fronturile de undă în mișcare sau alte neomogenități în fluxul relativist de ieșire.

Așa-numitele modele unificate, care interpretează varietatea proprietăților observate ca simple efecte geometrice, au avut doar parțial succes. În forma lor cea mai simplă, modelele de trecere relativistică a razelor explică relația observată dintre viteza aparentă și creșterea Doppler a luminozității . Discuția s-a concentrat pe natura obiectelor din afara jetului sau populației părinte [12] . Se credea că quasarii cu putere radio sunt  un subset îmbunătățit cu Doppler al unui număr mult mai mare de quasari observabili optic, iar în [13] , sursele compacte sunt considerate componente îmbunătățite cu Doppler ale surselor radio extinse . Cu toate acestea, observațiile atente ale nucleelor ​​radio și ale ejectelor nu sunt pe deplin compatibile cu efectele așteptate de la modelele de ejecție relativiste simple [14] [15] [16] [17] .

Bursturile compacte FTL urmează întotdeauna aceeași direcție ca și rafturile mai extinse, incluzând, în unele cazuri (de exemplu 3C 273 și M87 ), rafale optice. Astfel, pentru a interpreta apariția ejecțiilor compacte, pe de o parte, ca rezultat al amplificării Doppler diferite a unui flux relativist cu două fețe, este evident necesar ca jeturile de mare scară să se miște și ele cu viteză relativistă. Acest lucru ar părea foarte ciudat, deoarece este dificil de imaginat cum un flux relativist poate continua să se miște fără modificări până la câțiva kiloparsecs departe de centrul mișcării. Cu toate acestea, măsurătorile rotației Faraday a planului de polarizare a diferitelor detalii ale surselor radio extinse arată că cea mai mică rotație este observată din partea cu ejecție, așa cum era de așteptat, dacă jetul este vizibil doar pe cea mai apropiată parte datorită amplificării diferențiale Doppler. [18] .

În galaxia radio 3C 120 , există, de asemenea, dovezi observaționale mai directe că fluxul relativist continuă la cel puțin câțiva kiloparsec distanță de nucleu [19] . O altă complicație este asociată cu răspândirea aparentă a proprietăților de la radio la infraroșu, optice și intervale de energie mai mari ale spectrului electromagnetic . Dacă luminozitatea și morfologia surselor radio sunt, în primul rând, rezultatul mișcării și orientării relativiste volumetrice, și nu proprietăți proprii, atunci caracteristicile observate la alte lungimi de undă ar trebui interpretate în mod similar. Dar quasarii cu jeturi direcționate diferit ar trebui să aibă totuși linii luminoase de autoradiere în prezența unui continuum slab, iar astfel de quasari „golați” nu sunt observați. Mai mult, nu este clar cum sursele sau sursele subluminale care includ atât surse staționare, cât și surse superluminale [20] se încadrează în această schemă simplă.

Interpretarea radiațiilor relativiste este pusă sub semnul întrebării și de proprietățile extraordinare ale nucleelor. Astronomul american Halton Arp [21] a subliniat că este puțin probabil ca obiectul unic 3C 120 să fie orientat corect pentru a demonstra FTL . La fel unic este 3C273 ; este cel mai strălucitor quasar de pe cer , la orice lungime de undă . Probabilitatea a priori ca acest obiect unic să fie orientat corect de-a lungul liniei de vedere pentru a observa mișcarea FTL este mică, cu excepția cazului în care, desigur, luminozitățile optice , infraroșii , razelor X și gamma sunt, de asemenea, îmbunătățite Doppler. Dar 3C 273 este unic chiar și prin intensitatea liniilor sale de emisie și este dificil de imaginat scenarii care ar permite emisiei liniilor să fie amplificată prin mișcare relativistică în vrac.

În legătură cu toate cele de mai sus, problemele cu observarea vitezelor superluminale în astronomie nu au fost încă pe deplin rezolvate.

Vezi și

Note

  1. ↑ D.Yu.Tsvetkov; J.A.Biretta . Ejectie din galaxia M87 , Astronet (28 august 2011). Arhivat din original la 1 noiembrie 2018. Preluat la 31 octombrie 2018.
  2. ↑ N.A. Lipunov . Avion puternic de la M87 , Astronet (11 decembrie 2004). Arhivat din original la 1 noiembrie 2018. Preluat la 31 octombrie 2018.
  3. ↑ De ce avionul M87 are un aspect unilateral? | natura . Preluat la 26 octombrie 2018. Arhivat din original la 19 ianuarie 2022.
  4. ↑ Scheme unificate pentru nucleele galactice active radio-tare . Preluat la 26 octombrie 2018. Arhivat din original la 22 martie 2018.
  5. ↑ N + 1 „Spitzer” a distins unda de șoc a jetului invizibil al galaxiei M87.” . Data accesării: 28 aprilie 2019. Arhivat la 28 aprilie 2019.
  6. ↑ V.S.Beskin. Modele magnetohidrodinamice ale jeturilor astrofizice . Preluat la 26 iunie 2020. Arhivat din original la 20 iulie 2018.
  7. ↑ Alexey Poniatov . Cum scapă avioanele din galaxii? , Știri de știință și tehnologie , ȘTIINȚA ȘI VIAȚA (20 iunie 2016). Arhivat din original la 1 noiembrie 2018. Preluat la 31 octombrie 2018.
  8. ↑ 1 2 K. A. Postnov / GAISH . Sursa superluminală în galaxie , Astronet. Arhivat din original pe 5 decembrie 2014. Preluat la 31 august 2018.
  9. ↑ Și anume, în cazul în care linia de ejectare a jetului este perpendiculară pe linia de vedere în sistemul de referință a jetului , și nu pe centrul obiectului și al observatorului. Strict vorbind, două planuri spațiu-timp care trec prin linia mondială a jetului trebuie să fie perpendiculare : unul, incluzând centrul obiectului, iar al doilea - observatorul.
  10. ↑ Zensus, JA și Pearson, TJ (1987) Superluminal Radio Sources, Cambridge Univ. Press, Cambridge
  11. ↑ Blandford, R.D. și Konigl, A. (1979) Astrophys. J. 232, 34.
  12. ↑ Scheuer, PAG și Readhead, ACS (1979) Nature 277, 182.
  13. ↑ Orr, MJ și Browne, IWA (1982) Lun. Nu. Roy. Ast. soc. 200, 1067.
  14. ↑ Kellermann, K.I. și colab. (1989) Astronom. J. 98, 1195.
  15. ↑ Schilizzi, RT și de Bruyn, AG (1983) Nature 303, 26
  16. ↑ Saika, DJ (1981) Lun . Nu. Roy. Ast. soc. 197, 1097.
  17. ↑ Saika, DJ (1984) Lun . Nu. Roy. Ast. soc. 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. și Astron. 8, 231

Link -uri