Relativistinen suihkukone

Relativistiset suihkut, suihkut ( eng.  Relativist jet ) - plasmasuihkut , jotka pakenevat tähtitieteellisten kohteiden, kuten aktiivisten galaksien , kvasaarien ja radiogalaksien , keskuksista (ytimistä) . Ensimmäisen tällaisen suihkukoneen löysi tähtitieteilijä Geber Curtis vuonna 1918. Myöhemmin fyysikko Stephen Hawking pystyi todistamaan, että tällaiset päästöt tulevat hypoteettisista mustista aukoista .

Yleensä esineessä on kaksi vastakkaisiin suuntiin suunnattua suihkua.

Syyt

Tällä hetkellä relativistiset suihkut ovat edelleen riittämättömästi tutkittu ilmiö [6] [7] . Syynä tällaisten suihkujen ilmestymiseen on usein magneettikenttien vuorovaikutus mustan aukon tai neutronitähden ympärillä olevan akkretiolevyn kanssa .

Relativististen suihkujen nopeus näkölinjan yli

Tarkasteltaessa relativistisen suihkun liikettä taivaanpallolla voi syntyä illuusio liikkeestä superluminaalisella nopeudella [8] . Tämä vaikutus on kuitenkin mahdollista selittää suhteellisuusteorian periaatteita loukkaamatta.

Ensimmäisen teoreettisen perustelun tälle ilmiölle antoi englantilainen astrofyysikko Martin Rees vuonna 1966. Kuvittele, että jonkin lähteen keskustasta tulee ainetta ulostyöntyvä (suihku), joka liikkuu melko suurella (mutta tietysti alivalon) nopeudella tylpässä kulmassa näkölinjaan nähden (eli enemmän tai vähemmän). tarkkailijaa kohti). Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan, että kohteen keskipiste on kiinteä suhteessa tarkkailijaan. Vastaanotettu signaali suihkun osista, jotka ovat lähempänä tarkkailijaa, lähetetään myöhemmissä pisteissä verrattuna signaaliin kiinteästä keskustasta. Siksi tarkkailijan mitattu nopeusprojektio taivaan tasolle (eli tasolle, joka on kohtisuorassa näköviivaan nähden) on suurempi kuin nopeus, joka lasketaan, kun suihkun proksimaalinen osa ja keskipiste havaitaan samanaikaisesti. Erityisen hyvällä suunnalla [9] näennäisnopeus tulee ( Lorentz -tekijä ) kertaa suurempi kuin todellinen nopeus v . Joissakin tapauksissa havaitaan Lorentzin tekijä, joka on luokkaa 10. Superluminaaliset lähteet ovat siksi todisteita galaksien ja kvasaarien ytimistä peräisin olevien relativististen ejektioiden olemassaolosta [8] . Radiointerferometriamenetelmällä tehdyt havainnot erittäin pitkillä emäksillä ovat osoittaneet, että komponenttien superluminaalinen liike[ selventää ] hyvin tyypillistä näille objekteille [10] .

Relativististen suihkujen lisätutkimus

Varhaisemmissa yrityksissä selittää FTL:ää relativistisesti suunnatulla hiukkasvirtauksella ilmaantui monimutkaisuus: yllättävän suuri osa kompakteista lähteistä osoitti FTL:ää, kun taas yksinkertaiset geometriset argumentit ehdottivat, että vain muutama prosentti tällaisista objekteista tulisi suunnata satunnaisesti melkein linjaa pitkin. näkyvistä.. Symmetristen laajennettujen radiokomponenttien läsnäolo viittasi siihen, että ne saivat energiaa kahden symmetrisen säteen keskeisestä lähteestä. Mutta lähestyvien ja väistyvien (tai jopa paikallaan olevien) komponenttien kirkkautta on vaikea verrata . Tätä ilmeistä eroa käsitellään yleensä kaksinkertaisen uloshengityksen mallin [11] yhteydessä, kun ytimestä tulevaa säteilyä pidetään stationaarisena pisteenä, jossa lähestyvästä relativistisesta virtauksesta tulee läpinäkymätöntä. Superluminaalista liikettä havaitaan tämän suuttimen paikallaan olevan pisteen ja lähtevän relativistisen virtauksen liikkuvien aaltorinteiden tai muiden epähomogeenisuuksien välillä.

Niin sanotut yhtenäiset mallit, jotka tulkitsevat havaittujen ominaisuuksien moninaisuuden yksinkertaisiksi geometrisiksi efekteiksi, ovat onnistuneet vain osittain. Yksinkertaisimmassa muodossaan relativistisen säteen kulun mallit selittävät havaitun suhteen näennäisen nopeuden ja valoisuuden Doppler - parannuksen välillä . Keskustelussa keskityttiin suihku- tai emopopulaation ulkopuolisten esineiden luonteeseen [12] . Radioäänisten kvasaarien uskottiin  olevan Doppler-tehostettu osajoukko paljon suuremmasta määrästä optisesti havaittavia kvasaareita, ja [13] :ssa kompakteja lähteitä pidetään laajennettujen radiolähteiden Doppler-tehostetuina komponentteina . Radioytimien ja ejektioiden huolelliset havainnot eivät kuitenkaan ole täysin yhteensopivia yksinkertaisista relativistisista ejektiomalleista odotettujen vaikutusten kanssa [14] [15] [16] [17] .

Kompaktit FTL-purskeet noudattavat aina samaa suuntaa kuin laajemmat purskeet, mukaan lukien joissakin tapauksissa (esim . 3C 273 ja M87 ) optiset purskeet. Siten, jotta voidaan tulkita toisaalta kaksipuolisen relativistisen virtauksen erilaisista Doppler-vahvistuksista johtuvien kompaktien ejektioiden ilmaantumista, on ilmeisesti välttämätöntä, että myös suuren mittakaavan suihkut liikkuvat relativistisella nopeudella. Tämä näyttäisi hyvin oudolta, koska on vaikea kuvitella, kuinka relativistinen virtaus voi jatkaa liikkumistaan ​​ilman muutoksia jopa useiden kiloparsekkien päähän liikkeen keskipisteestä. Laajennettujen radiolähteiden eri yksityiskohtien polarisaatiotason Faradayn kiertomittaukset osoittavat kuitenkin , että pienin kierto havaitaan odotetusti poiston puolelta, jos suihku näkyy vain lähimmällä puolella differentiaalisen Doppler-vahvistuksen vuoksi. [18] .

Radiogalaksissa 3C 120 on myös suoria havainnointitodisteita siitä, että relativistinen virtaus jatkuu ainakin muutaman kiloparsekin päässä ytimestä [ 19] . Toinen komplikaatio liittyy ominaisuuksien ilmeiseen leviämiseen radiosta infrapuna-, optiseen ja sähkömagneettisen spektrin korkeampiin energia-alueisiin . Jos radiolähteiden valoisuus ja morfologia ovat ennen kaikkea tulosta volyymirelativistisesta liikkeestä ja orientaatiosta, eivät niiden omista ominaisuuksista, niin muilla aallonpituuksilla havaitut ominaisuudet tulee tulkita samalla tavalla. Mutta kvasaarilla , joilla on eri suunnatut suihkut, tulisi silti olla kirkkaita itsesäteilyviivoja heikon jatkumon läsnä ollessa, eikä tällaisia ​​"paljaita" kvasaareja havaita. Lisäksi ei ole selvää, kuinka subluminaaliset lähteet tai lähteet, jotka sisältävät sekä kiinteät että superluminaaliset lähteet [20] , sopivat tähän yksinkertaiseen kaavioon.

Relativistisen säteilyn tulkinnan kyseenalaistavat myös ytimien poikkeukselliset ominaisuudet. Amerikkalainen tähtitieteilijä Halton Arp [21] korosti, että on epätodennäköistä, että ainutlaatuinen kohde 3C 120 vain sattui olemaan oikein suunnattu osoittamaan FTL :ää . Samoin ainutlaatuinen on 3C 273 ; se on kirkkain kvasaari taivaalla millä tahansa aallonpituudella . A priori todennäköisyys , että tämä ainutlaatuinen kohde on suunnattu oikein tähtäyslinjaa pitkin FTL-liikkeen havaitsemiseksi, on pieni, ellei tietysti optista , infrapuna- , röntgen- ja gammavaloisuutta ole myös Dopplerilla parannettu. Mutta 3C 273 on ainutlaatuinen jopa sen emissioviivojen intensiteetissä , ja on vaikea kuvitella skenaarioita, jotka mahdollistaisivat viivojen emission vahvistamisen relativistisella massaliikkeellä.

Kaiken edellä mainitun yhteydessä superluminaalisten nopeuksien havainnointiongelmia tähtitieteessä ei ole vielä täysin ratkaistu.

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ D.Yu.Tsvetkov; J.A.Biretta . Ejektio galaksista M87 , Astronet (28. elokuuta 2011). Arkistoitu alkuperäisestä 1. marraskuuta 2018. Haettu 31. lokakuuta 2018.
  2. ↑ N.A. Lipunov . Tehokas suihkukone M87:ltä , Astronet (11.12.2004). Arkistoitu alkuperäisestä 1. marraskuuta 2018. Haettu 31. lokakuuta 2018.
  3. ↑ Miksi M87 jet on ulkonäöltään yksipuolinen? | luonto . Haettu 26. lokakuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 19. tammikuuta 2022.
  4. ↑ Yhdistetyt järjestelmät radioäänille aktiivisille galaktisille ytimille . Haettu 26. lokakuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 22. maaliskuuta 2018.
  5. ↑ N + 1 "Spitzer" teki galaksin M87 näkymättömän suihkun iskuaallon. " . Käyttöpäivä : 28. huhtikuuta 2019. Arkistoitu 28. huhtikuuta 2019.
  6. ↑ V.S.Beskin. Magnetohydrodynaamiset mallit astrofysikaalisista suihkuista . Haettu 26. kesäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 20. heinäkuuta 2018.
  7. ↑ Aleksei Poniatov . Kuinka suihkukoneet pakenevat galakseista? , Tieteen ja teknologian uutisia , TIEDE JA ELÄMÄ (20. kesäkuuta 2016). Arkistoitu alkuperäisestä 1. marraskuuta 2018. Haettu 31. lokakuuta 2018.
  8. ↑ 1 2 K. A. Postnov / GAISH . Superluminaalinen lähde galaksissa , astronet. Arkistoitu alkuperäisestä 5. joulukuuta 2014. Haettu 31. elokuuta 2018.
  9. ↑ Nimittäin siinä tapauksessa, että suihkun poistolinja on kohtisuorassa suihkun vertailujärjestelmän näkölinjaan nähden , ei kohteen ja havainnoijan keskustaan ​​nähden. Tarkkaan ottaen kahden suihkun maailmanlinjan läpi kulkevan aika-avaruustason on oltava kohtisuorassa : toinen, mukaan lukien kohteen keskipiste, ja toinen - tarkkailija.
  10. ↑ Zensus, JA ja Pearson, TJ (1987) Superluminal Radio Sources, Cambridge Univ. Press, Cambridge
  11. ↑ Blandford, R.D. ja Konigl, A. (1979) Astrophys. J. 232, 34.
  12. ↑ Scheuer, PAG ja Readhead, ACS (1979) Nature 277, 182.
  13. ↑ Orr, MJ ja Browne, IWA (1982) ma . Ei. Roy. Ast. soc. 200, 1067.
  14. ↑ Kellermann, K.I. et ai. (1989) Astronomer. J. 98, 1195.
  15. ↑ Schilizzi, RT ja de Bruyn, AG (1983) Nature 303, 26
  16. ↑ Saika, DJ (1981) ma . Ei. Roy. Ast. soc. 197, 1097.
  17. ↑ Saika, DJ (1984) ma . Ei. Roy. Ast. soc. 208, 231.
  18. ↑ Laing, R. (1988) Nature 331, 149.
  19. ↑ Walker, R.C., et ai. (1988) Astrophys. J. 335, 668.
  20. ↑ Pauliny-Toch, IIK, et ai. (1987) Nature 328, 778.
  21. ↑ Arp, H. (1987) Astrophys. ja Astron. 8, 231

Linkit