블라자르

Blazar
블레이저나 블레이저와 혼동하지 마십시오.
A blazar.
예술가의 블라자 인상

블라자는 상대론적 제트(빛의 속도에 가까운 속도로 이동하는 이온화 물질로 구성된 제트)가 관찰자를 향해 거의 향하는 활동 은하핵이다.제트기에서 나오는 전자기 방사선의 상대론적 빛은 제트기가 [1]지구로부터 떨어진 방향을 가리켰을 때보다 훨씬 더 밝게 보이게 한다.블레이저는 전자기 스펙트럼 전체에 걸친 강력한 방출원이며 고에너지 감마선 광자의 선원으로 관측된다.블레이저는 매우 가변적인 소스이며, 종종 짧은 시간(시간에서 일) 동안 밝기의 빠르고 극적인 변동을 겪습니다.어떤 블라자르 제트는 빛의 속도로 관측자를 향해 이동하는 제트 내 물질의 또 다른 결과인 명백한 초광속 운동을 보인다.

블라자 범주에는 BL Lac 개체와 광학적으로 격렬한 가변(OVV) 퀘이사가 포함됩니다.일반적으로 받아들여지는 이론은 BL Lac 물체가 본질적으로 저전력 전파 은하인 반면 OVV 퀘이사는 본질적으로 강력한 전파 시끄러운 퀘이사라는 것입니다."블라자르"라는 이름은 1978년 천문학자 에드워드 슈피겔에 의해 이 두 [2]계급의 결합을 나타내기 위해 만들어졌다.

가시 파장 이미지에서 대부분의 블레이저는 작고 점처럼 보이지만 고해상도 이미지에서는 [3]타원은하의 중심에 위치해 있습니다.

블레이저는 천문학 및 고에너지 천체물리학 연구의 중요한 주제이다.블라자르 연구는 강착 원반과 제트, 중심 초대질량 블랙홀과 주변 숙주은하의 특성, 고에너지 광자, 우주선, 중성미자의 방출에 대한 조사를 포함한다.

2018년 7월, 아이스큐브 중성미자 천문대 팀은 2017년 9월 남극에 기반을 둔 검출기에 충돌한 중성미자를 37억 광년 떨어진 블라자르에서 원점까지 추적했다.우주에서 [4][5][6]물체를 찾기 위해 중성미자 검출기가 사용된 것은 이번이 처음이다.

구조.

밝은 핵과 타원 호스트 은하를 나타내는 블라자르 마르카리안 421의 슬론 디지털 스카이 서베이 이미지

블레이저는 모든 활동 은하핵과 마찬가지로 궁극적으로 모은하의 중심에 있는 초대질량 블랙홀로 떨어지는 물질에 의해 작동되는 것으로 생각됩니다.가스, 먼지, 그리고 가끔 발생하는 별들이 포착되어 이 중심 블랙홀로 소용돌이치며, 광자, 전자, 양전자 및 기타 소립자의 형태로 엄청난 양의 에너지를 생성하는 뜨거운 부착 원반을 형성합니다.이 지역은 크기가 약 10파섹으로−3 비교적 작습니다.

또한 블랙홀에서 몇 파섹 떨어진 더 큰 불투명한 트로이드가 있으며, 여기에는 고밀도 영역이 포함된 뜨거운 가스가 포함되어 있습니다.이러한 "구름"은 블랙홀에 가까운 영역에서 에너지를 흡수하고 다시 방출할 수 있습니다.지구에서는 구름이 블라자르 스펙트럼에서 방출선으로 감지된다.

한 쌍의 상대론적 제트가 강착 원반에 수직인 상태에서 AGN으로부터 매우 강력한 플라즈마를 운반합니다.제트는 강한 자기장과 강착 원반과 트로이드의 강력한 바람의 조합에 의해 콜리메이트됩니다.제트 내부에서는 고에너지 광자와 입자가 서로 상호작용하고 강한 자기장이 작용합니다.이러한 상대론적 제트는 중앙 블랙홀에서 수십 킬로파섹까지 확장될 수 있습니다.

이러한 모든 영역은 주로 저주파 무선에서 매우 에너지 넘치는 감마선에 이르는 비열 스펙트럼의 형태로 다양한 관측 에너지를 생성할 수 있으며, 일부 주파수에서 높은 편광(일반적으로 몇 퍼센트)을 발생시킬 수 있다.비열 스펙트럼은 X선 범위에 대한 무선 싱크로트론 방사선과 감마선 영역에 대한 X선 역콤프턴 방출로 구성된다.또한 OVV 퀘이사에 자외선 영역에서 정점을 이루는 열 스펙트럼과 희미한 광학 방출선이 존재하지만 BL Lac 물체에는 희미하거나 존재하지 않습니다.

상대론적 미소

블라자르에서 관측된 방출은 상대론적 방출이라고 불리는 제트의 상대론적 효과에 의해 크게 강화된다.제트를 구성하는 플라즈마의 부피 속도는 빛의 속도의 95%~99% 범위에 있을 수 있지만, 개별 입자는 다양한 방향으로 더 빠른 속도로 이동합니다.

제트기의 나머지 프레임에서 방출되는 광도와 지구에서 관측된 광도 사이의 관계는 제트기의 특성에 따라 달라집니다.여기에는 밝기가 충격 전선에서 발생하는지 제트 내의 일련의 밝은 블러브에서 발생하는지 여부뿐만 아니라 제트 내의 자기장과 움직이는 입자와의 상호작용에 대한 세부 사항도 포함됩니다.

빔의 단순한 모델은 제트 S의e 나머지 프레임의 광도와 지구에서 관측된 광도를 연결하는 기본적인 상대론적 효과를 나타내며, So: S는o S × D에2 비례하며e, 여기서 D는 도플러 계수이다.

훨씬 더 자세히 고려할 때, 세 가지 상대론적 효과가 관련된다.

  • 상대론적 수차는 D의2 인수에 기여한다.수차는 특수 상대성 이론의 결과로, 나머지 프레임(이 경우 제트)에서 등방성으로 보이는 방향이 관찰자 프레임(이 경우 지구)의 운동 방향으로 밀리는 것입니다.
  • 시간 연장은 D 계수의+1 원인이 됩니다.이 효과는 겉으로 보이는 에너지 방출을 가속화합니다.만약 제트기가 자신의 휴식 프레임에서 매분마다 에너지를 방출한다면, 이 방출은 지구에서 훨씬 더 자주, 아마도 10초마다 관찰될 것이다.
  • 윈도우 설정은 D의−1 계수에 기여할 수 있으며 부스팅을 감소시키는 데 사용됩니다.이러한 현상은 일정한 흐름에서 발생합니다. 왜냐하면 각 요소가 인자 D에 의해 확장되었기 때문에 관찰된 창 내에 유체의 원소가 D개 적기 때문입니다.단, 자유전파성 물질 방울의 경우 방사선은 풀D로+3 상승한다.

예

가시선에 대한 각도가 θ = 5°이고 속도가 광속의 99.9%인 제트를 예로 들어보자.지구에서 관측된 광도는 방출된 광도의 70배입니다.그러나 θ가 최소값인 0°일 경우 지구로부터 600배 밝아 보입니다.

희미하게 빛나다

상대론적 빛은 또 다른 중요한 결과를 낳는다.지구에 접근하지 않는 제트기는 같은 상대론적 효과 때문에 더 어두워 보일 것이다.따라서 본질적으로 동일한 두 제트가 상당히 비대칭적으로 나타납니다.위의 예에서 지구에서 θ > 35°가 관측되는 제트는 제트의 나머지 프레임에서보다 덜 밝다.

또 다른 결과는 무작위 제트 방향을 가진 우주 공간에 흩어져 있는 본질적으로 동일한 AGN의 집단이 지구상의 매우 비균질적인 집단처럼 보일 것이라는 것이다.θ가 작은 몇 개의 물체는 매우 밝은 제트를 가지고 있고, 나머지 물체는 상당히 약한 제트를 가지고 있을 것이다.θ가 90°에서 변화하는 경우에는 비대칭 제트가 있는 것으로 보인다.

이것이 블레이저와 전파은하 사이의 연결 이면에 있는 본질입니다.지구와의 시선 가까이에 제트가 있는 AGN은 본질적으로 동일하더라도 다른 AGN과 매우 다르게 보일 수 있다.

검출

밝은 불꽃들 중 많은 것들이 처음 확인되었는데, 이는 멀리 있는 강력한 은하가 아니라 우리 은하에 있는 불규칙한 변광성으로 확인되었습니다.이 불꽃들은 진짜 불규칙 변광성과 마찬가지로 며칠 또는 몇 년 동안 밝기가 변화했지만 패턴은 없었습니다.

전파 천문학의 초기 발전은 하늘에 많은 밝은 전파원이 있다는 것을 보여주었다.1950년대 말까지, 전파 망원경의 분해능은 특정 전파원을 광학 전파원으로 식별하기에 충분했고, 퀘이사의 발견으로 이어졌다.블레이저는 이 초기 퀘이사들 사이에서 매우 잘 나타나며, 최초의 적색편이 역시 블라자르인 매우 가변적인 퀘이사인 3C 273에서 발견되었습니다.

1968년, "변광성" BL Lacertae와 강력한 무선 소스 VRO 42.22.[7]01 사이에 유사한 연결이 이루어졌다. BL Lacertae는 퀘이사의 많은 특성을 보여주지만, 광학 스펙트럼에는 적색편이를 결정하는 데 사용되는 스펙트럼 라인이 없었다.1974년에 BL Lacertae가 별이 아님을 증명하는 은하의 희미한 징후가 발견되었다.

BL Lacertae의 은하계 밖의 성질은 놀라운 것이 아니었다.1972년 몇몇 가변 광원과 전파원이 함께 분류되어 새로운 은하 등급인 BL Lacertae형 천체로 제안되었습니다.이 용어는 곧 "BL Lacertae object", "BL Lac object", 또는 단순히 "BL Lac"로 단축되었습니다(후자 용어는 클래스 전체가 아니라 원래 개별 블라자르일 수도 있습니다).

2003년 현재 수백 개의 BL Lac 개체가 알려져 있습니다.가장 가까운 화염 중 하나는 25억 광년 [8][9]떨어져 있다.

현재 뷰

블레이저는 상대론적 제트가 관찰자의 시선 가까이에 있는 활동적인 은하핵으로 생각됩니다.

특수 제트 방향은 높은 관측 광도, 매우 빠른 변화, 높은 편광(비블라자르 퀘이사에 비해), 그리고 대부분의 블레이저에서 제트의 처음 몇 파섹을 따라 감지된 겉보기 초광속 운동과 같은 일반적인 특성을 설명한다.

고도로 가변적인 퀘이사가 본질적으로 강력한 전파 은하와 관련이 있고 BL Lac 물체는 본질적으로 약한 [10]전파 은하와 관련이 있는 통합 체계 또는 통합 모델이 일반적으로 받아들여지고 있습니다.이 두 연결된 모집단의 차이는 블레이저의 [11]방출선 특성 차이를 설명합니다.

제안된 상대론적 제트/통합 체계 접근법에 대한 다른 설명으로는 중력 마이크로렌즈와 상대론적 제트로부터의 일관성 있는 방출이 있다.이것들 중 어느 것도 블레이저의 전체적인 특성을 설명하지는 않는다.예를 들어 마이크로렌즈는 무채색입니다.즉, 스펙트럼의 모든 부분이 함께 상승하고 하강한다.이것은 블레이저에서는 관찰되지 않습니다.그러나 이러한 과정과 더 복잡한 플라즈마 물리학이 특정 관측이나 세부 사항을 설명할 수 있습니다.

블레이저의 예로는 3C 454.3, 3C 273, BL Lacertae, PKS 2155-304, Markarian 421, Markarian 501 및 S5 0014+81이 있습니다.Markarian 501과 S5 0014+81은 높은 에너지(테렐렉트론-볼트 범위) 감마선 방출 때문에 "TeV Blazars"라고도 불린다.

2018년 7월, IceCube [5][6][13]프로젝트에 의해 TXS 0506+056이라는[12] 블라자가 고에너지 중성미자의 공급원으로 확인되었다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ Urry, C. M.; Padovani, P. (1995). "Unified Schemes for Radio-Loud Active Galactic Nuclei". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 107: 803. arXiv:astro-ph/9506063. Bibcode:1995PASP..107..803U. doi:10.1086/133630. S2CID 17198955.
  2. ^ Kellermann, Kenneth (2 October 1992). "Variability of Blazars". Science. 258 (5079): 145–146. doi:10.1126/science.258.5079.145-a. PMID 17835899.
  3. ^ Urry, C. M.; Scarpa, R.; O'Dowd, M.; Falomo, R.; Pesce, J. E.; Treves, A. (2000). "The Hubble Space Telescope Survey of BL Lacertae Objects. II. Host Galaxies". The Astrophysical Journal. 532 (2): 816. arXiv:astro-ph/9911109. Bibcode:2000ApJ...532..816U. doi:10.1086/308616. S2CID 17721022.
  4. ^ Overbye, Dennis (12 July 2018). "It Came From a Black Hole, and Landed in Antarctica - For the first time, astronomers followed cosmic neutrinos into the fire-spitting heart of a supermassive blazar". The New York Times. Retrieved 13 July 2018.
  5. ^ a b "Neutrino that struck Antarctica traced to galaxy 3.7bn light years away". The Guardian. 12 July 2018. Retrieved 12 July 2018.
  6. ^ a b "Source of cosmic 'ghost' particle revealed". BBC. 12 July 2018. Retrieved 12 July 2018.[영구 데드링크]
  7. ^ Schmitt J. L.(1968): "BL Lac이 무선 소스로 식별됨", Nature 218, 663
  8. ^ "Some Bizarre Black Holes Put On Light Shows". NPR.org. Retrieved 2020-07-12.
  9. ^ Uchiyama, Yasunobu; Urry, C. Megan; Cheung, C. C.; Jester, Sebastian; Van Duyne, Jeffrey; Coppi, Paolo; Sambruna, Rita M.; Takahashi, Tadayuki; Tavecchio, Fabrizio; Maraschi, Laura (2006-09-10). "Shedding New Light on the 3C 273 Jet with the Spitzer Space Telescope". The Astrophysical Journal. 648 (2): 910–921. arXiv:astro-ph/0605530. Bibcode:2006ApJ...648..910U. doi:10.1086/505964. ISSN 0004-637X.
  10. ^ "Black Hole 'Batteries' Keep Blazars Going and Going". 24 February 2015. Retrieved 2015-05-31.
  11. ^ Ajello, M.; Romani, R. W.; Gasparrini, D.; Shaw, M. S.; Bolmer, J.; Cotter, G.; Finke, J.; Greiner, J.; Healey, S. E. (2014-01-01). "The Cosmic Evolution of Fermi BL Lacertae Objects". The Astrophysical Journal. 780 (1): 73. arXiv:1310.0006. Bibcode:2014ApJ...780...73A. doi:10.1088/0004-637X/780/1/73. ISSN 0004-637X. S2CID 8733720.
  12. ^ "SIMBAD query result". simbad.u-strasbg.fr. Retrieved 2018-07-13.
  13. ^ "IceCube Neutrinos Point to Long-Sought Cosmic Ray Accelerator". icecube.wisc.edu. 12 July 2018. Retrieved 2018-07-13.

외부 링크

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