Войти
Представление художника о блазаре A блазар - это активное галактическое ядро (AGN) с релятивистской струей (струя, составленная ионизированной материи, движущейся почти со скоростью света ), направленной почти в сторону наблюдателя. Релятивистское излучение электромагнитного излучения от джета заставляет блазары казаться намного ярче, чем они были бы, если бы джет был направлен в сторону от Земли. Блазары являются мощными источниками излучения в электромагнитном спектре и наблюдаются как источники высокоэнергетических гамма-лучей фотонов. Блазары - очень изменчивые источники, часто претерпевают быстрые и резкие колебания яркости в короткие сроки (от часов до дней). Некоторые струи блазаров демонстрируют видимое сверхсветовое движение, еще одно следствие того, что вещество в струе движется к наблюдателю со скоростью, близкой к скорости света.
Категория блазаров включает объекты BL Lac и квазары с оптически сильной переменной (OVV). Общепринятая теория состоит в том, что объекты BL Lac по своей природе являются маломощными радиогалактиками, в то время как квазары OVV являются по своей сути мощными радиогромкими квазарами. Название «блазар» было придумано в 1978 году астрономом Эдвардом Шпигелем для обозначения комбинации этих двух классов.
На изображениях в видимом диапазоне волн большинство блазаров кажутся компактными и точечными, но изображения с высоким разрешением показывают, что они расположены в центрах эллиптических галактик.
Блазары являются важной темой исследований в астрономия и астрофизика высоких энергий. Исследования Blazar включают исследование свойств аккреционных дисков и джетов, центральных сверхмассивных черных дыр и окружающих их родительских галактик, а также эмиссионных высокоэнергетических фотонов, космических лучей и нейтрино.
В июле 2018 года команда нейтринной обсерватории IceCube отследила нейтрино, попавшее в ее Детектор на базе Антарктиды в сентябре 2017 года до места своего происхождения в блазаре на расстоянии 3,7 миллиарда световых лет от нас. Это был первый раз, когда детектор нейтрино был использован для определения местоположения объекта в космосе.
Sloan Digital Sky Survey изображение блазара Маркарян 421, иллюстрирующий яркое ядро и эллиптическую родительскую галактику. Считается, что блазары, как и все активные ядра галактик (AGN), в конечном итоге получают энергию от материала, падающего на сверхмассивную черную дыру в центре галактика хозяина. Газ, пыль и случайные звезды захватываются и движутся по спирали в эту центральную черную дыру, создавая горячий аккреционный диск, который генерирует огромное количество энергии в виде фотонов, электронов., позитроны и другие элементарные частицы. Эта область относительно небольшая, размером примерно 10 парсек.
Существует также более крупный непрозрачный тороид, выходящий на несколько парсеков от черной дыры, содержащий горячий газ со встроенными областями более высокой плотности. Эти «облака» могут поглощать и повторно излучать энергию из регионов, расположенных ближе к черной дыре. На Земле облака обнаруживаются как эмиссионные линии в спектре блазара .
Перпендикулярно аккреционному диску пара релятивистских струй несет высокоэнергетичную плазму. вдали от AGN. Джет коллимируется комбинацией сильных магнитных полей и сильных ветров от аккреционного диска и тороида. Внутри струи фотоны и частицы высокой энергии взаимодействуют друг с другом и с сильным магнитным полем. Эти релятивистские струи могут простираться на многие десятки килопарсек от центральной черной дыры.
Все эти области могут производить различную наблюдаемую энергию, в основном в виде нетеплового спектра от очень низкочастотного радио до чрезвычайно энергичных гамма-лучей с высокой поляризацией ( обычно несколько процентов) на некоторых частотах. Нетепловой спектр состоит из синхротронного излучения в диапазоне от радио до рентгеновских лучей и обратного комптоновского излучения в диапазоне от рентгеновских лучей до гамма-лучей. Пик теплового спектра в ультрафиолетовой области и слабые линии оптического излучения также присутствуют в квазарах OVV, но слабые или отсутствуют у объектов BL Lac.
Наблюдаемое излучение от блазара значительно усиливается релятивистскими эффектами в струе, процессом, называемым релятивистским излучением. Объемная скорость плазмы, из которой состоит струя, может находиться в диапазоне 95–99% скорости света, хотя отдельные частицы движутся с более высокими скоростями в различных направлениях.
Соотношение между светимостью, излучаемой в системе покоя струи, и светимостью, наблюдаемой с Земли, зависит от характеристик струи. Сюда входят сведения о том, возникает ли светимость от фронта ударной волны или от серии более ярких пятен в струе, а также подробности магнитных полей внутри струи и их взаимодействия с движущимися частицами.
Простая модель излучения иллюстрирует основные релятивистские эффекты, связывающие светимость в остальной системе отсчета джета, S e, и светимость, наблюдаемую на Земле, S o : S o пропорционально S e × D, где D - коэффициент Доплера.
Если рассматривать более подробно, три Релятивистские эффекты задействованы:
Рассмотрим струю с углом к линии визирования θ = 5 ° и скоростью 99,9% от скорости света. Светимость, наблюдаемая с Земли, в 70 раз превышает излучаемую светимость. Однако, если θ находится на минимальном значении 0 °, струя будет казаться в 600 раз ярче с Земли.
Релятивистское излучение также имеет еще одно важное последствие. Джет, не приближающийся к Земле, будет казаться более тусклым из-за тех же релятивистских эффектов. Следовательно, две идентичные по своей природе струи будут казаться значительно асимметричными. В приведенном выше примере любая струя с θ>35 ° будет наблюдаться на Земле как менее светящаяся, чем это было бы из остальной системы отсчета джета.
Еще одним следствием является то, что популяция идентичных по своей природе АЯГ, разбросанных в космосе со случайными ориентациями струй, будет выглядеть как очень неоднородная популяция на Земле. У немногих объектов, у которых θ мало, будет одна очень яркая струя, в то время как у остальных, очевидно, будут значительно более слабые струи. Те, у которых θ изменяется от 90 °, будут иметь асимметричные струи.
В этом суть связи между блазарами и радиогалактиками. АЯГ, струи которых ориентированы близко к линии прямой видимости с Землей, могут сильно отличаться от других АЯГ, даже если они по сути идентичны.
Многие из более ярких блазаров были впервые идентифицированы не как мощные далекие галактики, а как звезды неправильной переменной в нашей собственной галактике. Эти блазары, как и настоящие неправильные переменные звезды, меняли яркость в течение нескольких дней или лет, но без какой-либо закономерности.
Раннее развитие радиоастрономии показало, что в небе есть много ярких радиоисточников. К концу 1950-х годов разрешение радиотелескопов было достаточным для идентификации конкретных радиоисточников с оптическими аналогами, что привело к открытию квазаров. Блазары были широко представлены среди этих ранних квазаров, и первое красное смещение было обнаружено для 3C 273, очень изменчивого квазара, который также является блазаром.
В 1968 году аналогичная связь была установлена между «переменной звездой» BL Lacertae и мощным радиоисточником VRO 42.22.01. BL Lacertae демонстрирует многие характеристики квазаров, но оптический спектр был лишен спектральных линий, используемых для определения красного смещения. В 1974 г. были обнаружены слабые признаки лежащей в основе галактики - доказательство того, что BL Lacertae не была звездой.
Внегалактическая природа BL Lacertae не стала неожиданностью. В 1972 году несколько переменных оптических и радиоисточников были сгруппированы вместе и предложены в качестве нового класса галактик: объекты типа BL Lacertae. Эта терминология вскоре была сокращена до «объект BL Lacertae», «объект BL Lac» или просто «BL Lac». (Последний термин также может означать оригинальный отдельный блазар, а не весь класс.)
По состоянию на 2003 год было известно несколько сотен объектов BL Lac. Один из ближайших блазаров находится на расстоянии 2,5 миллиарда световых лет от нас.
Блазары считаются активными галактическими ядрами с релятивистскими струями, ориентированными близко к линии взгляд с наблюдателем.
Особая ориентация струи объясняет общие специфические характеристики: высокая наблюдаемая светимость, очень быстрое изменение, высокая поляризация (по сравнению с неблазарными квазарами) и видимые сверхсветовые движения, обнаруженные вдоль первого несколько парсеков струй в большинстве блазаров.
Унифицированная схема или унифицированная модель стала общепринятой, в которой квазары с высокой степенью изменчивости связаны с внутренне мощными радиогалактиками, а объекты BL Lac связаны с внутренне слабыми радиогалактиками. Различие между этими двумя связанными популяциями объясняет разницу в свойствах эмиссионных линий в блазарах.
Другие предложенные объяснения подхода релятивистской струи / единой схемы включают гравитационное микролинзирование и когерентное излучение релятивистской струи. Ни то, ни другое не объясняет общих свойств блазаров. Например, микролинзирование ахроматическое. То есть все части спектра будут расти и падать вместе. В блазарах этого не наблюдается. Однако возможно, что эти процессы, а также более сложная физика плазмы могут объяснить конкретные наблюдения или некоторые детали.
Примеры блазаров: 3C 454.3, 3C 273, BL Lacertae, PKS 2155-304, Маркарян 421, Маркарян 501 и S5 0014 + 81. Маркарян 501 и S5 0014 + 81 также называют «ТэВ-блазарами» из-за их высокоэнергетического (тераэлектронвольтный диапазон) гамма-излучения. S5 0014 + 81 также примечателен самой массивной черной дырой, когда-либо наблюдавшейся, с массой 40 миллиардов Солнца.
В июле 2018 года блазар под названием TXS 0506 + 056 был идентифицирован как источник нейтрино высоких энергий проектом IceCube.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Blazars. |
