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Blazar
Modellzeichnung eines Blazars

Ein blazar ist sehr kompakt Quasar (quasi-stellare Radioquelle) assoziiert mit a supermassives Schwarzes Loch im Zentrum eines aktiven Riesen elliptische Galaxie. Sie besitzen a relativistischer Jet die ungefähr auf die Erde gerichtet ist. Blazare gehören zu den energiereichsten Ressourcen der Welt Universum und sind ein wichtiges Forschungsobjekt in der extragalaktischen Astronomie.

Blazare gehören zur größeren Gruppe der aktive Galaxien die einen aktiven galaktischen Kern hat (aktiver galaktischer Kern; AGN). Eine kleine Untergruppe davon sind die sogenannten "Zwischenblazare", die Eigenschaften optisch hochvariabler Quasare besitzen (OVV-Quasare) und BL Lac-Objekte[1]. Der Name "Blazar" wurde ursprünglich 1978 vom Astronomen vorgeschlagen Edward Spiegel um die Kombination dieser beiden Objektklassen anzugeben[2]. Es wird allgemein angenommen, dass OVV-Quasare von Natur aus stark sind Radiogalaxien während BL Lac-Objekte von Natur aus schwache Radiogalaxien sind.

Alternative Modelle wie Schwerkraft-Linsen können Beobachtungen einiger Blazare erklären, die mit ihren allgemeinen Eigenschaften nicht vereinbar sind.

Entdeckung

Gammastrahlen vom Blazar 3C 279 gemessen an der Fermi Gammastrahlen-Weltraumteleskop.

Viele der hellsten Blazare wurden zuerst (fälschlicherweise) als unregelmäßig identifiziert variable Sterne in unserer eigene Galaxie und nicht so stark Galaxien in großer Entfernung. Wie normale veränderliche Sterne ändern diese Blazare ihre Helligkeit auf Zeitskalen von Tagen oder Jahren, jedoch ohne einen bestimmten Zeitraum.

Früh in der Entwicklung des Radioastronomie eine große Anzahl heller Radioquellen war entdeckt worden. Ende der 1950er Jahre war es Auflösungsvermögen von Radioteleskope groß genug, um einzelne Radioquellen mit ihren optischen Gegenstücken zu identifizieren, was zur Entdeckung von Quasaren führt. Es gab viele Blazare zwischen diesen früh entdeckten Quasaren und dem Quasar mit dem ersten (1963) gemessenen Rotverschiebung war mal 3C 273, ein sehr variabler Quasar, der auch Blazar ist.

1968 wurde eine ähnliche Beziehung zwischen dem "variablen Stern" BL Lacertae und die starke Radioquelle VRO 42.22.01[3]. BL Lacertae wies viele der Quasareigenschaften auf, aber die optische Spektrum nicht besessen Spektrallinien mit dem die Rotverschiebung gemessen werden könnte. Die Entdeckung einer sehr schwach assoziierten Galaxie im Jahr 1974 zeigte, dass BL Lacertae kein Stern war.

Es überraschte jedoch nicht, dass BL Lacertae ein extragalaktisches Objekt war. Bereits 1972 wurden einige veränderliche optische und Radioquellen als eine neue Objektklasse klassifiziert: die BL Lac-Objekte.

Viele Blazare zeigen die Anwesenheit von a Jet und die Bewegung der Blobs im Jet scheint manchmal schneller als die Lichtgeschwindigkeit zu sein (dies wird zu überluminale Bewegung namens).

2015 waren 3561 Blazare bekannt[4].

Struktur

Blazare, wie alle AGNs, beziehen ihre Energie wahrscheinlich aus Materie, die in ein supermassives Schwarzes Loch fällt, das sich im Zentrum der zugehörigen Galaxie befindet. Gas, Staub, und einige Sterne gefangen und spiralförmig in Richtung des zentralen Schwarzen Lochs, wodurch ein heißes . entsteht Akkretionsscheibe die eine enorme Energiemenge in Form von Photonen, Elektronen, Positronen und andere Elementarteilchen. Dieser Bereich ist recht klein - er hat einen Durchmesser von ca. 10−3Parsec.

Bis zu ein paar Parsec vom zentralen Schwarzen Loch entfernt ist ein größeres undurchsichtig toroid, das ein heißes Gas enthält, das Bereiche höherer Dichte enthält. Diese "Wolken" können Energie absorbieren und emittieren, die aus Bereichen kommt, die näher am Schwarzen Loch liegen. Die Wolken werden erkannt als Emissionslinien in dem Spektrum des Blazars.

Senkrecht zur Akkretionsscheibe, einige relativistische Jets ein energiegeladener Plasma weg von der AGN. Die Jets werden kollimiert durch eine Kombination aus starken Magnetfelder und starke Winde von der Akkretionsscheibe und dem Toroid. Im Jet interagieren die hochenergetischen Photonen und Teilchen untereinander und mit dem starken Magnetfeld. Diese relativistischen Jets können eine Länge von mehreren zehn Kiloparsec haben.

Alle diese Regionen können die beobachtete Energieverteilung erzeugen, meist in Form eines nicht-thermischen Spektrums zwischen Niederfrequenz Radiowellen und die energiereiche gamma Strahlen. Bei einigen Frequenzen hat die Strahlung einen hohen Polarisation (Ein Polarisationsgrad von einigen Prozent). Das nichtthermische Spektrum wird erklärt durch Synchrotronstrahlung zwischen Radio und Röntgenbereich Und durch inverse Comptonstrahlung für Röntgen- und Gammastrahlen. OVV-Quasare zeigen auch Wärmestrahlung in dem ultraviolett Bereich und schwache optische Emissionslinien. Beide fehlen in BL Lac-Objekten.

Die beobachtete Emission eines Blazars wird stark beeinflusst durch relativistische Effekte im Jet, ein Prozess, der relativistisches Strahlen wird genannt. Die mittlere Geschwindigkeit des Plasmas im Strahl kann bis zu 95–99 % der Lichtgeschwindigkeit (obwohl sich einzelne Partikel in alle Richtungen bewegen können).

Die Beziehung zwischen den Helligkeit die im ausgestrahlt werden Bezugsrahmen des Jets und der auf der Erde beobachteten Leuchtkraft hängt von den Eigenschaften des Jets ab, z. B. ob die Leuchtkraft von a Schockfront oder aus einer Reihe heller Blobs im Jet, sowie Details zur Struktur des Magnetfelds im Jet und seiner Wechselwirkung mit den sich bewegenden Partikeln.

Durch relativistisches Beamen scheint ein Jet, der sich mit 99,9% der Lichtgeschwindigkeit in einer Richtung unter einem Winkel von 5° von der Sichtlinie auf der Erde bewegt, eine beobachtete Leuchtkraft zu haben, die 70-mal größer ist als die emittierte Leuchtkraft. Bei einem Winkel von 0° erscheint der Strahl 600-mal heller. Der sich in die entgegengesetzte Richtung bewegende Jet erscheint jedoch aufgrund der gleichen relativistischen Effekte schwächer. Dadurch erscheint ein System mit zwei identischen Düsen sehr asymmetrisch.

Eine weitere Folge ist, dass eine Population von intrinsisch identischen aktiven Galaxien mit zufälligen Jet-Ausrichtungen auf der Erde höchst inhomogen erscheint. Dies ist also die Beziehung zwischen Blazaren und Radiogalaxien: Blazare sind aktive Galaxien, deren Jet in Richtung der Sichtlinie ausgerichtet ist. Die besondere Ausrichtung des Jets erklärt seine besonderen Eigenschaften: die hohe Leuchtkraft, sehr schnelle Variationen, der hohe Polarisationsgrad (im Vergleich zu Quasaren, die keine Blazare sind) und die scheinbare super luminal bewegungen.

Beispiele für Blazare

Beispiele für Blazare sind 3C 454,3, 3C 273, BL Lacertae, PKS 2155-304, Markarier 421, Markarier 501, und S5 0014 81.

Externe Links