천체물리 제트

Astrophysical jet
100만 광년 이상 플라즈마 제트를 가진 폭발 은하 센타우루스 A는 지구에서 가장 가까운 활동 은하로 여겨지고 있습니다.APEX의 LABOCA에서 얻은 870마이크론 서브밀리미터 데이터는 주황색으로 표시됩니다.Chandra X선 관측소의 X선 데이터는 파란색으로 표시됩니다.칠레 라 실라에 위치한 MPG/ESO 2.2m 망원경에 있는 와이드 필드 이미저(WFI)의 가시광선 데이터는 배경별과 은하의 특징적인 먼지 경로를 "진짜 색"에 가깝게 보여줍니다.

천체물리제트는 이온화된 물질의 유출이 [1]회전축을 따라 확장된 빔으로 방출되는 천문학적 현상이다.빔에서 이 엄청나게 가속된 물질이 빛의 속도에 가까워지면, 천체물리 제트는 특수 상대성 이론의 효과를 보여주면서 상대성 제트가 된다.

천체물리 제트의 생성과 동력은 많은 종류의 고에너지 천문원과 관련된 매우 복잡한 현상이다.그것들은 일반적으로 블랙홀, 중성자 별 또는 펄서와 같은 콤팩트한 중심 물체와 연결되어 있는 강착 원반 내의 동적 상호작용에서 발생할 수 있다.한 가지 설명은 엉킨 자기장이 중심 선원에서 몇 도 정도의 각도(c. >[2] 1%)만 떨어져 있는 두 개의 정반대 빔을 겨냥하도록 구성된다는 것이다.제트는 또한 프레임 [3]드래그라고 알려진 일반 상대성 효과의 영향을 받을 수 있습니다.

가장 크고 활동적인 제트의 대부분은 퀘이사와 전파 은하와 같은 활동 은하 중심이나 은하단 [4]내에 있는 초질량 블랙홀(SMBH)에 의해 생성됩니다.그러한 제트기는 [2]길이가 수백만 파섹을 넘을 수 있다.제트를 포함하는 다른 천체로는 대격변 변광성, X선 쌍성, 감마선 폭발(GRB) 등이 있다.훨씬 더 작은 규모의 제트(~파섹)는 T 황소자리별과 허빅별을 포함한 항성 형성 영역에서 발견될 수 있다.Haro 천체; 이 물체들은 부분적으로 제트와 성간 매체의 상호작용에 의해 형성됩니다.쌍극성 유출은 [5]원시성이나 진화한 AGB 이후 별, 행성상성운, 쌍극성운과도 관련이 있을 수 있습니다.

상대론적 제트

이벤트 호라이즌 망원경으로 촬영한 편광으로 M87* 초대질량 블랙홀의 모습.총 강도 위에 있는 선의 방향은 편광 방향을 나타내며, 이 방향에서 블랙홀 주위의 자기장 구조를 결정할 수 있습니다.

상대론적 제트는 빛의 속도에 가깝게 가속되는 이온화된 물질의 빔이다.대부분은 관측적으로 일부 활동 은하, 전파 은하 또는 퀘이사의 중심 블랙홀과 관련이 있으며, 은하계 항성 블랙홀, 중성자 별 또는 맥동과도 관련이 있습니다.빔의 길이는 수천,[6][2] 수십만[7] 또는 수백만 파섹까지 확장될 수 있습니다.빛의 속도에 근접할 때 제트 속도는 특수 상대성 이론의 중요한 영향을 보여줍니다. 예를 들어, 겉으로 보이는 빔의 [8]밝기를 바꾸는 상대론적 빔 빔입니다.

허블 우주 망원경으로 본 상대론적 제트를 방출하는 타원은하 M87

은하에 있는 거대한 중심 블랙홀은 가장 강력한 제트를 가지고 있지만, 그 구조와 행동은 작은 은하 중성자 별과 블랙홀의 그것과 유사합니다.이러한 SMBH 시스템은 종종 마이크로쿼사라고 불리며 광범위한 속도를 보여줍니다.예를 들어 SS 433 제트의 평균 속도는 0.26c이다.[9]상대론적 제트 형성은 관찰된 감마선 폭발을 설명할 수도 있다.

제트를 구성하는 메커니즘은 불확실하지만,[10] 일부 연구는 제트가 핵, 전자 및 양전자의 전기적으로 중립적인 혼합물로 구성된 모델을 선호하고, 다른 연구는 양전자 [11][12][13]플라즈마로 구성된 제트와 일치한다.상대론적 양전자-전자 제트에서 쓸어올린 미량 원자핵은 매우 높은 에너지를 가질 것으로 예상되는데, 이 무거운 원자핵은 양전자 및 전자 속도와 동일한 속도에 도달해야 하기 때문이다.

가능한 에너지원으로서의 회전

상대론적 제트를 발사하는 데 필요한 엄청난 양의 에너지 때문에, 일부 제트는 블랙홀을 회전시킴으로써 동력을 얻을 수 있다.그러나 제트기가 있는 고에너지 천체물리 선원의 빈도는 관련 부착 디스크 내의 에너지와 발생 선원의 X선 방출로 간접적으로 식별되는 다른 메커니즘의 조합을 시사한다.에너지가 블랙홀에서 천체물리 제트로 어떻게 전달될 수 있는지를 설명하기 위해 두 가지 초기 이론이 사용되었습니다.

  • Blandford-Znajek 과정.[14]이 이론은 블랙홀의 회전에 의해 끌려가고 뒤틀리는 강착 원반 주변의 자기장으로부터 에너지를 추출하는 것을 설명합니다.상대론적 재료는 필드 라인의 조임으로 실현가능하게 발사된다.
  • 펜로즈 [15]메커니즘여기서 회전하는 블랙홀에서 프레임 드래그에 의해 에너지가 추출되며, 이는 나중에 이론적으로 상대론적 입자 에너지와 [16]운동량을 추출할 수 있다는 것이 증명되어 제트 [17]형성을 위한 가능한 메커니즘이 된다.이 효과에는 일반 상대론적 중력 자기론을 사용하는 것이 포함된다.

중성자별의 상대론적 제트

초신성 잔해의 발생원, 성운 및 제트가 있는 펄서 IGR J11014-6103

제트는 회전하는 중성자별에서도 관찰될 수 있다.예를 들어, 펄서 IGR J11014-6103은 지금까지 은하계에서 관측된 제트 중 가장 크고 속도가 빛의 80%(0.8c)로 추정됩니다.X선 관찰 결과를 얻었지만 무선 신호나 부착 [18][19]디스크가 감지되지 않았습니다.처음에 이 펄서는 빠르게 회전하는 것으로 추정되었지만, 나중에 측정한 결과 회전 속도는 15.9Hz에 [20][21]불과합니다.이렇게 느린 회전 속도와 부착 물질의 부족으로 인해 제트는 펄서 회전 축과 정렬되고 펄서의 실제 움직임에 수직인 것처럼 보이지만 회전도 강착도 되지 않습니다.

기타 이미지

  • Centaurus A in x-rays showing the relativistic jet

    상대론적 제트를 보여주는 X선상의 센타우루스 A

  • The M87 jet seen by the Very Large Array in radio frequency (the viewing field is larger and rotated with respect to the above image.)

    무선 주파수로 초거대 어레이에 표시되는 M87 제트(위 이미지에 비해 시야가 더 크고 회전합니다).

  • Hubble Legacy Archive Near-UV image of the relativistic jet in 3C 66B

    허블 레거시 아카이브 3C 66B의 상대론적 제트 근접 UV 이미지

  • Galaxy NGC 3862, an extragalactic jet of material moving at nearly the speed of light can be seen at the three o'clock position.

    은하 NGC 3862는 3시 방향에서 빛의 거의 속도로 움직이는 물질의 은하외 제트입니다.

  • Some of the jets in HH 24-26, which contains the highest concentration of jets known anywhere in the sky

    HH 24-26에 있는 제트기들 중 일부는 하늘에서 알려진 것 중 가장 높은 농도의 제트기를 포함하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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  2. ^ a b c Kundt, W. (2014). "A Uniform Description of All the Astrophysical Jets" (PDF). Proceedings of Science: 58. Bibcode:2015mbhe.confE..58B. Retrieved 19 February 2017.
  3. ^ Miller-Jones, James (April 2019). "A rapidly changing jet orientation in the stellar-mass black-hole system V404 Cygni" (PDF). Nature. 569 (7756): 374–377. arXiv:1906.05400. Bibcode:2019Natur.569..374M. doi:10.1038/s41586-019-1152-0. PMID 31036949. S2CID 139106116.
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