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磁场弯曲的黑洞喷流

磁场弯曲的黑洞喷流


 

  磁场对银河星团的大规模影响尚不清楚。来自MeerKAT射电望远镜的图像表明,这样的磁场可以使从银河星团中大量黑洞喷出的粒子的喷射流弯曲。

乔迪普·巴吉(Joydeep Bagchi) PDF版本超质量黑洞(SMBH)比太阳重数百万至数十亿倍,几乎在所有大质量星系的中心潜伏。在我们的宇宙邻居中,大多数银河系SMBH处于非活动状态。然而,一些非常活跃,在整个电磁波谱释放巨大的能量作为物质落入它们在重力作用下1 - 3。活跃SMBH的一些壮观表现是射电星系-射出两个强大的,高度准直的物质射流的星系,它们发射无线电波。这些无线电射流被认为是发射,聚焦和形状由磁场4 - 6,但该方法的直接证据是有限的(go.nature.com/3xvingm)。现在,在Chibueze等人在Nature上的论文。图7报告了在银河星团中这种射流与磁场之间相互作用的观察结果。

在射电星系中,许多观察到的辐射是由电子产生的,这些电子以接近光速的速度喷射到银河系SMBH附近。周围气体中的磁场使这些粒子遵循圆形路径,并在此过程中发出无线电波。这些场还将粒子聚集在一起,并将它们聚焦成两个狭窄的射流。如果不受干扰(例如,当位于银河系星团之外),这些射流通常在散发前会延伸至数十万个视差(1个视差约为3光年)。在极少数情况下,它们甚至可以跨越数百万个视差8 [8] -大约是银河系大小的100倍。因此,这些喷流是其宿主星系附近环境的极其敏感的探测器。

  Chibueze及其同事使用南非的MeerKAT射电望远镜获得了星系团Abell 3376中的射电星系MRC 0600-399(和附近的射电星系)的高分辨率图像。MeerKAT64个天线共同组成,是世界上最灵敏的射电望远镜之一。图像显示,MRC 0600399的射流急剧弯曲了近90°(1),如先前所见9。它们还揭示了射流偏转点两侧的无线电发射扩散区域,称为双镰刀结构。作者使用最先进的计算机模拟来证明,如果射流以超音速行进并撞击无法穿透的强有序磁场的弯曲层,则可以解释弯曲的射流和双镰刀结构。

  

射流与磁场之间的相互作用.png

 

  1 |射流与磁场之间的相互作用。 Chibueze等人[7]使用MeerKAT射电望远镜观测了星系团Abell 3376中的星系MRC 0600399(及其附近的星系)。这两个星系产生无线电射流-发射无线电波的强大物质射流。 MeerKAT图像显示,MRC 0600399的射流弯曲了近90°,并在射流偏转点的左侧和右侧揭示了无线电发射的扩散区域(以紫色显示),称为双镰刀结构。 MRC 0600399和附近的星系包含在冷气云中。作者认为,这朵云正在高速运动,并且星团中的热气压力会导致强大的有序磁场悬垂在云周围。他们认为,弯曲的射流和双镰刀结构是由射流与该强磁性层相互作用产生的。 (日本国立天文台町田麻美的构想。)

  该强磁性层的起源与正在进行的团簇构建过程有关。对星团Abell 3376的无线电和X射线观察发现,一对巨大的电弧追踪了星团外围9处强大的冲击波激发的带电粒子的无线电发射(请参见论文7中的图1a )。这些冲击波是由物质(包括星系和冷气体)在重力作用下落入星团并通过剧烈的碰撞和合并释放能量而引起的。

Abell 3376X射线图像显示出一个奇怪的,类似彗星的结构,由冷气云组成,包括MRC 0600399及其附近的射电星系,以及长长的气尾9(请参见论文1a7a))Chibueze等。有人提出,气团以超音速从阿贝尔3376的中心喷出,而团簇中的热气在此快速移动的团簇上的压力会产生气尾。他们还暗示,这种压力会导致前面提到的强磁性层围绕气云的边界悬垂,这就是所谓的冷锋10(1)。如果没有这种保护磁性层中,云会迅速蒸发,冷锋不会形成1112

如果作者的解释是正确的,那将是一个了不起的发现,因为它暗示着在诸如Abell 3376这样的高度受破坏的星系团环境中存在着相对强的有序磁场(强度为几十微高斯)。 ,已在团簇中心的气体中检测到相对较弱的磁场(只有几个微高斯)13Abell 3376受到的干扰少。到目前为止,事实证明,检测和测量团簇以及之间的空间中的磁场极具挑战性星系,以及宇宙磁场的起源仍然是个谜。因此,在集群环境中此类场的任何观测证据都是有价值的。

  但是,对于弯曲射流还有另一个合理的解释,称为弹弓模型。在这种情况下,MRC 0600399和附近的射电星系以超音速从中心弹出后,便朝着Abell 3376的中心退回。MRC 0600399的无线电射流仅受到与银河系运动方向相反的气态风的压力而弯曲。尽管此替代模型可以解释弯曲的射流,但不能解释特殊的双镰刀结构,这表明射流正在与一层有序的强磁场相互作用。当前工作的一个限制是射流相互作用区域中的磁场强度不是直接测量的,而是从数值模拟中获得的。

Chibueze及其同事发现的最令人兴奋的方面是,在银河中心对SMBH的射流的观测可能有助于解释人们对星系团形成中涉及气体动力学的认识不足的过程。无线电波极化的灵敏测量可以确认磁场边界层中磁场的强度和有序性。此外,发现其他严重变形的射流的例子可能使科学家能够例如测量SMBH向射流注入的总能量,了解磁场在射流稳定中的作用并确定内部气体的磁场强度集群。在接下来的几年中,有史以来最灵敏的射电望远镜将揭示宇宙中许多壮观的过程,而这是光学仪器无法看到的。

 

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  来源于:nature

 


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