Blazars (la física llevada al límite)

Los jet polares se encuentran a menudo alrededor de objetos con los discos de acreción girando -cualquier cosa, desde estrellas en formación, pasando por galaxias hasta las estrellas de neutrones-. Y algunos de los jet polares más poderosos derivan de los discos de acreción alrededor de los agujeros negro, ya sean de tamaño estelar o súper-masivos. En este último caso, los jet que salen de las galaxias activas (AGN), como de los quásares, con sus jet más o menos orientada hacia la Tierra, se llaman blazars.

Jet de 5000 años luz de largo observables en luz óptica de la galaxia elíptica gigante M87 - que no es técnicamente un blazar, debido a que su jet no está alineada con la Tierra. Crédito: ESA / Hubble.

La física detrás de la producción de jet polares en cualquier escala no se conoce completamente. Tal vez las las líneas de campo magnético, generadas dentro de un disco de acreción girando, produzcan los jet estrechos que observamos. El proceso de transferencia de energía que le da al material eyectado la velocidad de escape necesaria para ser lanzado no es claro y es todavía objeto de debate.

En los casos extremos como los agujeros negros, el material eyectado adquiere velocidades cercanas a la de la luz -que es necesaria si el material va a escapar de las cercanías de un agujero negro.- Los jets polares expulsado a tales velocidades suelen ser llamados jets relativistas.

Los jets polares se cree que se forma girando (colimando) en las líneas de fuerza magnética. La fuerza motriz que empuja a los jets pueden ser magnéticas y / o presión de la radiación intensa, pero nadie está realmente seguro en esta etapa. Crédito: NASA.

Los jets relativistas de blazars generan energía a través del espectro electromagnético, (en caso los telescopios terrestres de radio puede recoger su radiación de baja frecuencia), mientras que los telescopios espaciales como Fermi o Chandra puede recoger la radiación de alta frecuencia. Como se puede ver en la primera imagen de esta entrada, el Hubble puede recoger la luz óptica de uno de los jet de M87, que ya había sido registrado en 1918.

Una revisión reciente de datos de alta resolución obtenidas de Very Long Baseline Interferometry (VLBI) involucran la participación de los datos de varios telescopios geográficamente distantes, dando como resultado un telescopio virtual de radio gigante.- Esto proporciona una visión un poco más detallada de la estructura y la dinámica de los jets de las galaxias activas.

La radiación de estos jets es en gran parte no-térmica, es decir no es una consecuencia directa de la temperatura del material de inyección. La emisión en radio se debe probablemente a los efectos de sincrotrón, donde los electrones giran rápidamente dentro de un campo de radiación magnética emitiendo a través de todo el espectro electromagnético, pero por lo general con un pico en longitudes de onda de radio. Es la inversa del efecto Compton, donde una colisión de fotones con una partícula que se mueve rápidamente da más energía y por lo tanto una frecuencia superior a la del fotón, también pueden contribuir a la radiación de alta frecuencia…

En cualquier caso, las observaciones del VLBI sugieren que los jects blazar se forman a una distancia de entre 10 o 100 veces el radio del agujero negro súper-masivo y que las fuerzas involucradas para acelerar a velocidades relativistas las partículas sólo pueden operar a una distancia de 1000 veces mayor que el radio del agujero negro. Los jets pueden entonces viajar años luz a velocidades relativistas, como resultado del impulso inicial.

Izquierda: Imagen compuesta de Rayos X/radio/óptica de Centaurus A - también no es técnicamente un blazar, porque sus jets no se alinean con la Tierra. Crédito: X-ray: NASA/CXC/CfA/ R.Kraft et al; Submilimétrico:. MPIfR / ESO / APEX/A.Weiss et al; óptica:. ESO/WFI. Derecha: Una imagen compuesta que muestra el resplandor de radio de Centaurus A, en comparación con la de la Luna llena. Las antenas del CSIRO Australia Telescope Compact Array, están en primer plano, las mismas se utilizaron para reunir datos para esta imagen.

Los frentes de choque que se pueden encontrar cerca de la base de los jets, pueden representar puntos en los que el flujo magnético (flujo de Poynting) se desvanece en el flujo de masa cinética, aunque las fuerzas magnetohidrodinámicas siguen funcionando para mantener el jet colimado (es decir, contenido en un haz estrecho) a través de distancias de años luz.

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