بلازار

بلازارها موضوعات مهمی در پژوهش‌های ستاره‌شناسی و فیزیک فرازمینی هستند. پژوهش‌های بلازار شامل بررسی خواص دیسک‌های انباشتگی و جت‌ها، سیاه‌چاله‌های فراجرمی فوق‌بزرگ و گالاکسی‌های میزبان محیطی، و انتشار فوتون‌های با انرژی بالا، پرتوهای کیهانی و نوترینوها می‌شود.

ساختار

بلازارها، مانند تمام هسته‌های فعال کهکشانی (AGN)، به اعتقاد مردم به‌وسیلهٔ ماده‌ای که به سمت یک سیاه‌چالهٔ فراجرمی در هستهٔ گالاکسی میزبان سقوط می‌کند، تغذیه می‌شوند. گاز، غبار و در برخی موارد ستاره‌ها در این سیاه‌چالهٔ مرکزی گرفتار می‌شوند و به سمت آن میچرخند، یک دیسک انباشتگی گرم را ایجاد می‌کنند که به صورت فوتون، الکترون، پوزیترون و سایر ذرات اقلیمنی مقادیر عظیمی از انرژی تولید می‌کند. این منطقه نسبتاً کوچک است و در حدود ۱۰−۳ پارسک در اندازه است.

همچنین، یک حلقهٔ بزرگتر و نامرئی که چند پارسک از سیاه‌چالهٔ فراجرمی گسترش می‌یابد و شامل گاز گرمی با مناطقی با چگالی بیشتر است، وجود دارد. این "ابرها" می‌توانند انرژی را از مناطق نزدیکتر به سیاه‌چاله جذب و بازتاب دهند. روی زمین، ابرها به عنوان خطوط اشعه‌ای در طیف بلازار تشخیص داده می‌شوند.

عمود بر دیسک انباشتگی، جفتی از جت‌های نسبیتی، پلاسمای بسیار پرانرژی را از AGN دور می‌کند. جت توسط ترکیبی از میدان‌های مغناطیسی شدید و بادهای قدرتمند از دیسک انباشتگی و حلقهٔ بزرگتر، همگرا می‌شود. در داخل جت، فوتون‌ها و ذرات با انرژی بالا با یکدیگر و میدان مغناطیسی قوی تعامل می‌کنند. این جت‌های نسبیتی می‌توانند به فواصلی تا چندین ده‌پارسک از سیاه‌چالهٔ مرکزی گسترش یابند.

تمام این مناطق می‌توانند مجموعه‌ای از انرژی‌های مشاهده شده را تولید کنند، عمدتاً به صورت یک طیف غیرحرارتی که از رادیوی بسیار پایین‌فرکانس تا پرتوهای گاما بسیار پرانرژی، با قطبش بالایی (معمولاً چند درصد) در برخی فرکانس‌ها تنوعبلازارها، همانند تمام هسته‌های فعال کهکشانی (AGN)، به‌اعتقاد محققان، توسط ماده‌ای که به سمت سیاه‌چالهٔ فراجرمی در هستهٔ گالاکسی میزبان سقوط می‌کند، تغذیه می‌شوند. گاز، غبار و گاهی ستاره‌ها در این سیاه‌چالهٔ مرکزی درگیر می‌شوند و به سمت آن می‌چرخند، سبب ایجاد یک دیسک انباشتگی گرم می‌شوند که به‌وسیلهٔ آن انرژی به صورت فوتون، الکترون، پوزیترون و سایر ذرات اقلیمنی تولید می‌شود. این منطقه نسبتاً کوچک است و در حدود ۱۰−۳ پارسک در اندازه است.

همچنین، یک حلقهٔ بزرگ و نامرئی وجود دارد که چند پارسک از سیاه‌چالهٔ فراجرمی گسترش می‌یابد و شامل گاز گرمی با مناطقی با چگالی بیشتر است. این مناطق، که به عنوان "ابرها" شناخته می‌شوند، می‌توانند انرژی را از مناطق نزدیکتر به سیاه‌چاله جذب و بازتاب کنند. در زمین، این ابرها به صورت خطوط انتشار در طیف بلازار تشخیص داده می‌شوند.

عمود بر دیسک انباشتگی، جفتی از جت‌های نسبیتی وجود دارد که پلاسمای بسیار پرانرژی را از AGN به دور می‌برند. این جت‌ها به وسیلهٔ میدان‌های مغناطیسی قوی و بادهای قدرتمندی که از دیسک انباشتگی و حلقهٔ بزرگتر منبع می‌گیرند، همگرا می‌شوند. در داخل این جت‌ها، فوتون‌ها و ذرات با انرژی بالا با یکدیگر و با میدان مغناطیسی قوی تعامل دارند. این جت‌های نسبیتی می‌توانند به فواصلی تا چندین ده‌پارسک از سیاه‌چالهٔ مرکزی گسترش یابند.

تمام این مناطق قادر به تولید انرژی‌های متنوع هستند، اکثراً به صورت طیف غیرحرارتی که از رادیوی بسیار پایین‌فرکانس تا پرتوهای گاما بسیار پرانرژی متغیر است، با قطبش بالا (معمولاً چند درصد در برخی از فرکانس‌ها). طیف غیرحرارتی شامل تابش سینکروترون در دامنه رادیو تا اشعه ایکس و تابش اینورس کامپتون در منطقه اشعه ایکس تا گاما است. یک طیف حرارتی که در ناحیه فرابنفش بیشینه می‌شود و خطوط ضعیف انتشار نوری همچنین در کوازارهای OVV وجود دارد، اما در اجسام BL Lac ضعیف یا ناپیدا است.

تابش نسبیتی

تابش مشاهده شده از یک بلازار به طور قابل توجهی توسط اثرات نسبیتی در جت افزایش می‌یابد، که این فرایند به تابش نسبیتی نامیده می‌شود. سرعت جمعیت پلاسمایی که جت را تشکیل می‌دهد، می‌تواند در محدوده ۹۵٪ تا ۹۹٪ از سرعت نور باشد، اگرچه ذرات فرد در جهات مختلف با سرعت‌های بالاتر حرکت می‌کنند.

روابط بین درخشندگی تابیده شده در قاب استراحت جت و درخشندگی مشاهده شده از زمین با ویژگی‌های جت مرتبط است. این شامل این است که آیا درخشندگی ناشی از یک جبهه شوک یا یک سری از قطره‌های روشن در جت است، همچنین جزئیات میدان مغناطیسی درون جت و تعامل آن با ذرات در حرکت می‌باشد.

یک مدل ساده از تابش نسبیتی اثرات نسبیتی پایه را که ارتباط بین درخشندگی در قاب استراحت جت، Se، و درخشندگی مشاهده شده در زمین، So، را نشان می‌دهد: So به نسبت Se × D2 است، که D عامل دوپلر است.

مثال

با در نظر گرفتن یک جت با زاویهٔ θ نسبت به خط دید برابر با ۵ درجه و سرعت آن ۹۹.۹٪ سرعت نور، درخشندگی مشاهده شده از زمین ۷۰ برابر درخشندگی انتشار یافته است. با این حال، اگر θ به حداقل مقدار ۰ درجه برسد، جت از زمین به میزان ۶۰۰ برابر روشن‌تر ظاهر خواهد شد.