Thứ Năm, 14 tháng 2, 2019

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Astrophysikalischer Jet - Wikipedia


Ein astrophysikalischer Jet ist ein astronomisches Phänomen, bei dem Abflüsse ionisierter Materie als verlängerter Strahl entlang der Rotationsachse emittiert werden. [1] Wenn sich diese stark beschleunigte Materie im Strahl der Lichtgeschwindigkeit nähert, astrophysikalische Jets werden relativistische Jets da sie Effekte aus der speziellen Relativitätstheorie zeigen. [2]

Die Bildung und Kraft von astrophysikalischen Jets sind hochkomplexe Phänomene, die mit vielen Arten von astronomischen Quellen mit hoher Energie verbunden sind. Sie entstehen wahrscheinlich durch dynamische Wechselwirkungen innerhalb von Akkretionsscheiben, deren aktive Prozesse üblicherweise mit kompakten zentralen Objekten wie schwarzen Löchern, Neutronensternen oder Pulsaren verbunden sind. Eine Erklärung ist, dass verwickelte Magnetfelder [2] so organisiert sind, dass sie zwei diametral gegenüberliegende Strahlen von der zentralen Quelle mit Winkeln abdecken, die nur einige Grade breit sind (c.> 1%). [3] Jets können auch durch einen beeinflusst werden allgemeiner Relativitätseffekt, der als Frame-Ziehen bezeichnet wird [Zitat benötigt ]

Die meisten der größten und aktivsten Jets werden durch supermassive Schwarze Löcher (SMBH) im Zentrum aktiver Galaxien wie z Quasare und Radiogalaxien oder innerhalb von Galaxienhaufen. [4] Solche Jets können eine Länge von mehr als Millionen Parsec haben. [3] Andere astronomische Objekte, die Jets enthalten, umfassen katastrophale veränderliche Sterne, Röntgenstrahl-Binaries und Gamma-Ray-Bursts (GRB). Andere sind mit sternbildenden Regionen verbunden, darunter T-Tauri-Sterne und Herbig-Haro-Objekte, die durch die Interaktion von Jets mit dem interstellaren Medium verursacht werden. Bipolare Abflüsse oder Jets können auch mit Protosternen, [5] oder weiterentwickelten Post-AGB-Sternen, Planetennebeln und bipolaren Nebeln assoziiert sein.




Relativistische Jets [ edit ]




Relativistische Jets sind Strahlen ionisierender Materie, die nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die meisten wurden beobachtend mit zentralen Schwarzen Löchern einiger aktiver Galaxien, Radiogalaxien oder Quasaren und auch mit galaktischen schwarzen Sternlöchern, Neutronensternen oder Pulsaren in Verbindung gebracht. Strahllängen können zwischen mehreren Tausend [6] Hunderttausenden [7] oder Millionen von Parsecs liegen. [3] Jet-Geschwindigkeiten bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit zeigen signifikante Auswirkungen der speziellen Relativitätstheorie; Zum Beispiel relativistische Strahlen, die die scheinbare Strahlhelligkeit verändern (siehe unten die "einseitigen" Jets). [8]



Massive zentrale Schwarze Löcher in Galaxien haben die stärksten Jets, ihre Struktur und ihr Verhalten sind jedoch denen kleinerer Galaktiken ähnlich Neutronensterne und Schwarze Löcher. Diese SMBH-Systeme werden oft als Microquasare bezeichnet und weisen einen großen Geschwindigkeitsbereich auf. Ein SS433-Jet beispielsweise hat eine Geschwindigkeit von 0,23 c. [ erforderliche Zitierung Die relativistische Jet-Bildung kann auch beobachtete Gammastrahlenausbrüche erklären. Noch schwächere und weniger relativistische Jets können mit vielen binären Systemen in Verbindung gebracht werden. Zitat benötigt ]

Mechanismen hinter der Zusammensetzung von Jets bleiben unsicher, [9] obwohl einige Studien Modelle bevorzugen Jets bestehen aus einer elektrisch neutralen Mischung aus Kernen, Elektronen und Positronen, während andere mit Jets aus Positron-Elektronen-Plasma vereinbar sind. [10][11][12] Es ist zu erwarten, dass in einem relativistischen Positronen-Elektronen-Jet mitgerissene Spurenkerne extrem hoch sind Energie, da diese schwereren Kerne eine Geschwindigkeit erreichen sollten, die der Positron- und Elektronengeschwindigkeit entspricht.


Rotation als mögliche Energiequelle [ edit ]


Aufgrund der enormen Energiemenge, die zum Starten eines relativistischen Jets benötigt wird, werden einige Jets möglicherweise durch spinnende schwarze Löcher angetrieben. Die Häufigkeit von hochenergetischen astrophysikalischen Quellen mit Jets deutet jedoch auf eine Kombination verschiedener Mechanismen hin, die indirekt mit der Energie innerhalb der zugehörigen Akkretionsscheibe und den Röntgenemissionen aus der erzeugenden Quelle identifiziert werden. Zwei frühe Theorien wurden verwendet, um zu erklären, wie Energie von einem Schwarzen Loch in einen astrophysikalischen Jet übertragen werden kann:


  • Blandford-Znajek-Prozess . [13] Diese Theorie erklärt die Extraktion von Energie aus Magnetfeldern um eine Akkretionsscheibe, die vom Spin des Schwarzen Lochs gezerrt und verdreht werden. Relativistisches Material wird dann durch die Straffung der Feldlinien realisierbar gemacht.

  • Penrose-Mechanismus . [14] Hier wird Energie aus einem sich drehenden schwarzen Loch durch Ziehen des Frames gezogen, was sich später theoretisch als relativistisch herausstellen konnte Teilchenenergie und Impuls, [15] und anschließend als möglicher Mechanismus für die Strahlbildung erwiesen. [16]

Relativistische Jets von Neutronensternen [ ]



Der Pulsar IGR J11014-6103 mit Ursprung der Supernova-Reste, Nebel und Jet.

Jets können auch von rotierenden Neutronensternen beobachtet werden. Ein Beispiel ist der Pulsar IGR J11014-6103, der den bisher größten Strahl in der Milchstraßengalaxie aufweist, dessen Geschwindigkeit auf 80% der Lichtgeschwindigkeit geschätzt wird. (0.8c.) Röntgenbeobachtungen wurden erhalten, aber es wurde weder eine Funksignatur noch eine Akkretionsscheibe erkannt. [17][18] Zunächst wurde vermutet, dass sich dieser Pulsar schnell dreht, aber spätere Messungen zeigen, dass die Spinrate nur 15,9 Hz beträgt. [19659039 Eine solche langsame Schleudergeschwindigkeit und das Fehlen von Akkretionsmaterial deuten darauf hin, dass der Strahl weder rotations- noch akkretionsgespeist ist, obwohl er mit der Pulsar-Rotationsachse und senkrecht zur wahren Bewegung des Pulsars ausgerichtet erscheint.


Andere Bilder [ edit ]








  • Hubble Legacy Archive Nah-UV-Bild des relativistischen Jets in 3C 66B







  • Galaxy NGC 3862, ein extragalaktischer Materialstrahl, der sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegt, ist an der Drei-Uhr-Position zu sehen.




Siehe auch [ edit ]


Referenzen [ edit ]



  1. ^
    Beall, J. H. (2015). "Ein Rückblick auf astrophysikalische Jets" (PDF) . Proceedings of Science : 58. Bibcode: 2015mbhe.confE..58B . 19. Februar 2017 .

  2. ^ a b Morabito, Linda A .; Meyer, David (2012). "Jets und Akkretionsscheiben in der Astrophysik - Ein kurzer Rückblick". arXiv: 1211.0701 [physics.gen-ph]

  3. ^ a b c (2014). "Eine einheitliche Beschreibung aller astrophysikalischen Jets" (PDF) . Proceedings of Science : 58. Bibcode: 2015mbhe.confE..58B . Abgerufen 19. Februar 2017

  4. ^ Beall, J. H. (2014). "Ein Rückblick auf astrophysikalische Jets". Acta Polytechnica CTU Proceedings . 1 (1): 259–264. Bibcode: 2014mbhe.conf..259B. doi: 10.14311 / APP.2014.01.0259.

  5. ^ "Stern fällt durch umgekehrten Whirlpool". Astronomy.com . 27. Dezember 2007 . 26. Mai 2015 .


  6. Biretta, J. (6. Januar 1999). "Hubble erkennt schnellere als leichte Bewegung in der Galaxy M87."

  7. ^
    "Evidence für ultraenergetische Partikel in einem Jet aus dem Schwarzen Loch". Yale University - Amt für öffentliche Angelegenheiten. 20. Juni 2006. Aus dem Original am 13. Mai 2008 archiviert.

  8. ^
    Semenov, V .; Dyadechkin, S .; Punsly, B. (2004). "Simulationen von durch Schwarzloch-Rotation angetriebenen Jets" (Eingereichtes Manuskript) . Wissenschaft . 305 (5686): 978–980. arXiv: astro-ph / 0408371 . Bibcode: 2004Sci ... 305..978S. doi: 10.1126 / science.1100638. PMID 15310894.

  9. ^
    Georganopoulos, M .; Kazanas, D .; Perlman, E .; Stecker, F.W. (2005). "Massen-Comptonisierung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds durch extragalaktische Jets als Sonde ihres Substanzgehalts". The Astrophysical Journal . 625 (2): 656–666. arXiv: astro-ph / 0502201 . Bibcode: 2005ApJ ... 625..656G. doi: 10.1086 / 429558.

  10. ^
    Hirotani, K .; Iguchi, S .; Kimura, M .; Wajima, K. (2000). Msgstr "Paar - Plasmadominanz im relativen Parsec - Jet von 3C 345". The Astrophysical Journal . 545 (1): 100–106. arXiv: astro-ph / 0005394 . Bibcode: 2000ApJ ... 545..100H. Doi: 10.1086 / 317769.

  11. ^ Mit Quasar 3C 279

  12. ^ assoziierte Elektron-Positron-Jets Naeye, R .; Gutro, R. (2008-01-09). "Große Wolke der Antimaterie auf binäre Sterne zurückzuführen". NASA

  13. ^
    Blandford, R. D .; Znajek, R.L. (1977). "Elektromagnetische Energiegewinnung aus Kerr-Schwarzen Löchern". Monatliche Bekanntmachungen der Royal Astronomical Society . 179 (3): 433. arXiv: astro-ph / 0506302 . Bibcode: 1977MNRAS.179..433B. doi: 10,1093 / mnras / 179.3.433.

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    R. Penrose (1969). "Gravitationskollaps: Die Rolle der allgemeinen Relativitätstheorie". Rivista del Nuovo Cimento . 1 : 252–276. Bibcode: 1969NCimR ... 1..252 P. Nachgedruckt in: Penrose, R. (2002). "" Goldener Oldie ": Gravitationskollaps: Die Rolle der allgemeinen Relativitätstheorie". Allgemeine Relativitätstheorie und Gravitation . 34 (7): 1141–1165. Bibcode: 2002GReGr..34.1141P. doi: 10.1023 / A: 1016578408204,

  15. ^
    Williams, R.K. (1995). "Extrahieren von Röntgenstrahlen, Ύ-Strahlen und relativistischen e - e + Paaren aus supermassiven Kerr-Schwarzen Löchern unter Verwendung des Penrose-Mechanismus". Physical Review . 51 (10): 5387–5427. Bibcode: 1995PhRvD..51.5387W. doi: 10.1103 / PhysRevD.51.5387. PMID 10018300.

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    Williams, R.K. (2004). "Kollimierte entweichende Wirbelpolare e-e + -Jets, die durch rotierende schwarze Löcher und Penrose-Prozesse intrinsisch erzeugt werden". The Astrophysical Journal . 611 (2): 952–963. arXiv: astro-ph / 0404135 . Bibcode: 2004ApJ ... 611..952W. Doi: 10.1086 / 422304.

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    Pavan, L.; et al. (2015). Msgstr "Ein genauerer Blick auf die Abflüsse von IGR J11014-6103". Astronomie & Astrophysik . 591 : A91. arXiv: 1511.01944 . Bibcode: 2016A & A ... 591A..91P. doi: 10.1051 / 0004-6361 / 201527703.

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  20. Halpern, J. P .; et al. (2014). "Entdeckung von Röntgenpulsationen von der INTEGRAL-Quelle IGR J11014-6103". The Astrophysical Journal . 795 (2): L27. arXiv: 1410.2332 . Bibcode: 2014ApJ ... 795L..27H. doi: 10.1088 / 2041-8205 / 795/2 / L27.


Externe Links [ edit ]



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