Dżety i inne dziwadła

Pocięte i pokręcone dżety

Źródło: Chandra

Interesujące jest porównanie pewnych dżetów, a szczególnie traktujących o nich dokumentów. Zacznijmy od przyjrzenia się dżetom krzywym, a nawet połamanym.

Po pierwsze dżety wychodzą z niektórych pulsarów: dobrymi przykładami są 3C 58 oraz Krab. Więcej o tych obiektach można przeczytać w artykułach:

Problem z Krabem

Lustro w Krabie

Kość błądząca po Krabie

Problemy z Krabem - krytyka i odpowiedzi

Zdjęcie J0617 wewnątrz IC443, wykonane przez Chandra.

To samo zdjęcie po obróbce cyfrowej

Można zauważyć, że dżet obiektu J0617 nie jest ciągły. Jawi się jako ciąg obłoków. Zauważmy również, że dżet jest skręcony i fizycznie złamany z pewnych miejscach. Zauważmy obecność dwóch lub trzech obiektów połączonych chmurą gazu (na niebiesko).

Czy mechanizm powstawania dżetów jest dobrze zrozumiany?

Eksperyment Cluster ujawnił, co się dzieje podczas interakcji magnetycznej pomiędzy Słońcem a Ziemią.

Źródło: Fabrice Mottaz

To, co pokazał nam Dr. Fabrice Mottez (Paris-Meudon Observatory) jest podstawowe. Animacja dostępna jest w formacie MPEG (dla Windows Media Player) a w razie problemów również w MOV (Quick Time). Nie znamy prędkości osiąganych przed poszczególne cząstki. Czy w pewnych przypadkach mogą być one relatywistyczne? Wydaje się, że tak. Jeżeli dotyczy to dżetu pojawiającego się okresowo, czy w znacznej odległości nie widzielibyśmy szeregu chmur? Zauważmy, że pan Fabrice Mottaz pokazał nam, świadomie lub nie, dżet nie występujący w linii prostej, a nie oś rozchodzenia się cząstek wiatru słonecznego.

3C 279 (Nature)

Dokument, opublikowany 18 lutego 2010 w Nature wolumin 467 przez Andy'ego Younga, opisuje dżet wychodzący z blazara 3C 279 (jest to wizerunek artystyczny). Co dziwaczne, dżet ten zagina się pod wpływem pola magnetycznego obłoku gazu. Natura tego obłoku oraz samego dżetu pozostają pogmatwane. To jest przynajmniej pewne. Powinniśmy przyglądać się temu, w poszukiwaniu innego wyjaśnienia.

Powyżej znajduje się grafika umieszczona 25 maja 2010 na Hubble Site. Powiązana publikacja datowana jest na 5 grudnia 2010.

Praca naukowa autorstwa: D. Batcheldor et al. 2010, dokument PDF. Zauważmy, że oryginalna fotografia zrobiona została przez HST w lutym 1998.

Wygląda na to, że centralna czarna dziura tej galaktyki jest poza jej centrum.

Przesunięcie supermasywnej czarnej dziury w M87 (HST).

Obiekt, który autorzy publikacji nazwali HST-1, jest około 200 lat świetlnych od czarnej dziury (BH), wydaje się być przyczyną rzeczonej przerwy. Raport dotyczący odległości w centrum galaktyki (GC), daje nam informację o masach i pozwala obliczyć masę HST-1. Na zdjęciu mamy 12 mm pomiędzy GC a BH, zaś 70 mm dzieli GC i HST-1. Jeżeli teraz przyjmiemy dla BH wartość 3 miliardów mas Słońca (ogólnie przyjmowaną), wówczas obliczenia dla HST-1 dają nam $3\times 1270=\mathrm{0,5}$ miliarda mas Słońca. Jest to wielkość znaczna, zatem HST-1 jest drugą czarną dziurą.

Zauważmy, że BH, GC i HST-1 nie leżą ze sobą w jednej linii, przez co dżet M87 podlega odchyleniom. Dlaczego?

M 87, VLT

Fotografia powyższa została zrobiona przez VLT w nocy z 25 na 26 maja 1998, i opublikowana została w Internecie 27 maja 1998. Jest to pierwsze światło

M 87 (obróbka cyfrowa B. Lempel)

Dwa miesiące później, oraz po wielu próbach o błędach, otrzymaliśmy metodą obróbki cyfrowej powyższy obraz. Zauważyliśmy wówczas, że dżet nie zaczyna się w pobliżu jądra, ale wychodzi z torusa (plazmowego?). Nie ma również początku w dysku akrecyjnym. Na zdjęciu tym nie widać przeciwległego dżetu. Widać również, że dżet jest odchylony od linii prostej przez bardzo ciekawy obiekt, który bez wahania można określić jako HST-1 i który wyraźnie posiada pole magnetyczne.

Pamiętajmy, że dżet ma rzeczywistą prędkość 0,6 c (wg Johna Biretty). Nawet, jeżeli występują tu jakieś efekty relatywistyczne, prędkość ta nie powinna przeszkodzić w dostrzeżeniu przeciwległego dżetu o zmienionej długości fali (przesunięte ku czerwieni podczerwień lub fale radiowe?). Według naszej wiedzy nie jest to przypadek M87.

Uwagi

1. Publikacja Batcheldor et al. potwierdza istnienie dwóch masywnych obiektów.
2. Ogólnie zdjęcie to przypomina nam mocno to, co pokazał Maurice Mottaz.
3. Sugestia: HST-1 powinien nazywać się VLT-1 czy jakoś podobnie.

M 87 (obróbka cyfrowa: B. Lempel)

Wkrótce potem, zwiększywszy proces obróbki, otrzymaliśmy powyższy obraz. Torus zniknął, widać jednak dysk akrecyjny wokół centralnej czarnej dziury. Zwróćmy uwagę, że nie ma to wyidealizowanego kształtu, proponowanego powszechnie w ramach modelach.

Pojawia się trzeci obiekt, który nazwiemy VLT-2. Jeżeli jest on powiązany grawitacyjnie z pozostałymi dwoma, być może da się ustalić ich wzajemne masy, pod warunkiem, że znamy kąt padania, pod jakim na nie patrzymy.

Zauważmy, że VLT-2 zdaje się przesuwać w pobliże centralnej czarnej dziury, pozostawiając za sobą rozmycie. Czy ten obszar może być centrum masy wszystkich trzech obiektów? Jeżeli VLT-2 się porusza, to gdzie jest teraz (04-07-2010)?

Trzy kolejne etapy obróbki cyfrowej obszaru jądra M87.

Widzimy teraz to, co wydaje się być dyskiem akrecyjnym. Wykazuje to strukturę trzech ramion ułożonych pod kątem 120°, co sugeruje rezonans grawitacyjne, a nawet grawito-akustyczne. Odnotujmy, że to, co wydawało się akrecją materii ku czarnej dziurze, odbywa się według, w ostatecznym rozrachunku, wzdłuż osi biegunowej. Dysk akrecyjny, w płaszczyźnie torusa, jest oddalony od czarnej dziury. Dysk akrecyjny i torus plazmowy oddzielają się wyraźnie od siebie. torus i dżet zawsze pozostają w jednej płaszczyźnie.

M87 (Chandra)

Dla porównania, powyżej, zdjęcie centrum M87 z Chandra również pokazuje nam strukturę trzech ramion.

Schemat powyżej reprezentuje jawiącą się nam strukturę jądra M 87. Dysk akrecyjny (pomarańczowy) zdaje się być odpychane wiatrem cząstek (czarne strzałki) w płaszczyźnie równikowej, definiowanej torusem plazmowym (niebieski). Dżet ma dosyć energii do utorowania sobie drogi przez dysk akrecyjny. następnie pole magnetyczne kieruje go ku drugiemu obiektowi, który zmienia jego kierunek swoim momentem obrotowym (zielona strzałka). Dopiero wtedy jest przyspieszany do prędkości relatywistycznej.

Jeżeli dżet nie jest relatywistyczny wychodząc z torusa, wówczas przeciwny dżet, o ile istnieje, również nie jest relatywistyczny, i powinniśmy być w stanie odkryć go bez specjalnych trudności po drugiej stronie torusa.

Wnioski

1. Obłok gazowy 3C 279 może być czymś dużo więcej niż obłokiem gazu. Proponujemy drugą czarną dziurę, obdarzoną polem magnetycznym, i taki zdaje się być przypadek M 87.
2. Najbardziej interesujące wnioski płyną z krzywizny dżetów, ich źródeł oraz szczególnie z możliwości tworzenia dżetów bardzo różnych w stosunku do obiektów.
3. Być możenie istnieje jeden unikalny model powstawania skupionych dżetów. W przypadku, który nas interesuje, wygląda na to, że dwa obiekty o intensywnym polu magnetycznym grają tu główną rolę. Przypadek M 87 zdaje się być klasyczny. Oddziaływanie elektromagnetyczne pomiędzy Słońcem a Ziemią okazują się być najlepszym kosmicznym laboratorium dla zrozumienia tego mechanizmu.
4. Struktura centrum galaktyki M87 zdaje się odbiegać nieco od tego, czego się spodziewaliśmy. Możliwe, że mylą nas jakieś artefakty. Z zainteresowaniem oczekujemy kolejnych obserwacji.

Bibliografia

1. Jets et Systèmes binaires - Bernard Lempel. L'Astronomie Vol 117 - Sept 2003. SAF (PDF=1,6 MB).
2. Connecter le Soleil aux étoiles : vers une solution à l'énigme magnétique solaire? (CNRS - INSU)
3. Là où les électrons deviennent relativistes. (La Recherche N° 360 - Janvier 2003)
4. Dowody na przyspieszanie elektronów do ~ 300 keV w regionie dyfuzji rekoneksji magnetycznej w ziemskim warkoczu magnetycznym (Evidence for Electron Acceleration up to ~ 300 keV in the Magnetic Reconnection Diffusion Region of Earth's Magnetotail). (M. Fiérotes, R. P. Lin, T. D. Phan, D. E. Larson oraz S. D. Bale)
5. Hubble zobaczył spektakularny rozbłysk w dżecie gzowym z czarnej dziury M87 (Hubble witnesses spectacular flaring in gas jet from M87's black hole) (Publié sur Internet le 14 Avr 2009)
6. Teleskop Kosmiczny Hubble'a zaobserwował niezwykły rozbłysk w dżecie z M87 (Hubble Space Telescope observations of an extraordinary flare in the M87 jet)
7. Nowość (22 sierpnia 2013). Teleskop Hubble'a zrobił film Space Slinky (Obserwujemy, na materiałach wideo, że jasność HST-1 okresowo się zmienia, około 13 razy w ciągu 13 lat) Hubble Takes Movies of Space Slinky (We can observe, in VIDEOS, that the luminosity of HST-1 varies periodically, approximately 13 times in 13 years). Artefakt?
8. Nowe wyniki pomiarów ruchu dżetu M87 (Optical proper motion measurements of the M87 jet: New results)

---

Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: Fragmented and twisted Jets

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński