Ученые МФТИ и ФИАН разработали метод, позволяющий по одним радионаблюдениям раздельно определять напряженность магнитного поля и плотность плазмы в релятивистских струях активных ядер галактик.
До сих пор, чтобы оценить магнитное поле и плотность плазмы в джете по радионаблюдениям, астрономы были вынуждены считать энергии поля и частиц равными Источник: МФТИ
Исследователи Московского физико-технического института, Физического института имени П. Н. Лебедева РАН, Института радиоастрономии Общества Макса Планка и Института ядерных исследований РАН предложили новый метод диагностики релятивистских джетов — узких струй плазмы, которые сверхмассивные черные дыры в центрах галактик выбрасывают почти со скоростью света, рассказали в пресс-службе Минобрнауки России.
До сих пор, чтобы оценить магнитное поле и плотность плазмы в джете по радионаблюдениям, астрономы были вынуждены заранее предполагать равнораспределение: считать энергии поля и частиц равными. Новый подход это допущение обходит.
В основе метода — радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой: сигналы телескопов, разнесенных по всей Земле, складываются в единый «инструмент» размером с планету. У компактной яркой области в основании струи (так называемого ядра) измеряют видимый угловой размер и яркостную температуру на частотах от 2 до 230 ГГц. Поле и плотность плазмы затем выражаются через два наблюдаемых наклона: как быстро уменьшается размер ядра с ростом частоты и как при этом меняется яркостная температура. Равнораспределение из скрытого допущения превращается в проверяемое предсказание.
Метод проверили на данных коллаборации «Телескоп горизонта событий» — той самой, что впервые получила изображения теней черных дыр. Выяснились два неочевидных результата. Магнитное поле убывает вдоль струи значительно быстрее, чем допускает сохранение магнитного потока: показатель степенного спада составил около 3,5, тогда как теоретический предел для упорядоченного поля — не выше двух. Это указывает на рассеяние потока, например из-за неустойчивостей или пересоединения силовых линий.
Плотность излучающей плазмы, напротив, падает необычно медленно: холодные частицы непрерывно разгоняются до ультрарелятивистских энергий и пополняют число светящихся.
Прежде, чтобы по радионаблюдениям оценить магнитное поле и плотность плазмы, приходилось заранее предполагать, что их энергии равны. Мы показали, что без этого можно обойтись: размер ядра и его яркостная температура на разных частотах уже несут достаточно информации, чтобы найти поле и плазму по отдельности — и проверить само равнораспределение. Для нашей выборки оно, судя по всему, соблюдается не везде
Елена Нохрина
заведующая лабораторией фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ
Для черной дыры массой 5 млрд солнечных масс параболическая струя дает у гравитационного радиуса магнитное поле от 106,5 до 109,5 Гс. Нижний край этого диапазона согласуется с картиной намагниченного аккреционного диска вокруг черной дыры.
.png "Получай новости на почту. Подписаться")