בלאזר
בלאזר (באנגלית: Blazar) הוא קוואזר בלבה של גלקסיה אליפטית שפניה מופנות אל כדור הארץ, כך שסילון הקרינה שנפלט מהקוואזר מכוון אל כדור הארץ. בלאזרים הם בין התופעות היותר אנרגטיות הנצפו ביקום ותחום חשוב באסטרונומיה חוץ-גלקטית.[1] בלאזרים הם חלק מקבוצה גדולה של גלקסיות אקטיביות המארחות גרעין גלקטי פעיל (באנגלית: Active Galactic Nucleus, או בר"ת - AGN). הבלאזר מקיים שילוב תכונות בין קוואזר OVV ו אובייקט BL Lac. המונח "בלאזר" נטבע לראשונה בשנת 1978 על ידי האסטרונום "אדווארד שפיגל" על מנת לאגד את שני העצמים הללו. בלאזרים פולטים סילון יחסותי אשר כיוונו בכיוון הכללי של כדור הארץ. דרכו של הסילון תואמת עם קו הראייה שלנו, התלוי בהשתנות המהירה ובתכונות הצפיפות של שני סוגי הבלאזרים. הראייה הרווחת גורסת כי קוואזריי OVV הם באופן אינטרינזי (תכונה פנימית ויסודית) גלקסיות רדיו חזקות, ולעומתם אובייקטיי BL Lac הם באופן אינטרינזי גלקסיות רדיו חלשות. בשני המקרים, הגלקסיות המארחות הן גלקסיות אליפטיות גדולות. מודלים אלטרנטיביים, לדוגמה, עידוש כבידתי, עלולות להתייחס לכמות מועטה של תצפיות שלא עקביות עם התכונות הכלליות.
מבנה
בלאזרים, כמו כל גרעין גלקטי פעיל, משוערים כמקבלי אנרגיה מעצמים הקורסים אל עבר מרכזם (חור שחור על-מסיבי). גז, אבק כוכבי, ואף כוכבים עצמם עלולים להתפס בחור השחור המרכזי וליצור דיסקת ספיחה חמה הפולטת כמויות אדירות של אנרגיה בצורת: פוטונים, אלקטרונים, פוזיטרונים ועוד חלקיקי יסוד. אזור זה יחסית קטן, בקירוב 10−3 פארסק. בנוסף, קיים טורואיד אטום המתפרש על פני כמה וכמה פארסקים ממרכז החור השחור, המכיל גז חם בו קיימים אזורים בעלי צפיפיות גבוהה יחסית. אזורים אלו, או "עננים", מסוגלים לספוג ואז לפלוט אנרגיה מאזורים הקרובים יותר לחור השחור. על פני כדור הארץ "עננים" אלו מתגלים כהרחבות ספקטרליות בספקטרום הבלאזר.
בניצב לדיסקת הספיחה, זוג סילונים יחסותיים נושא פלזמה אנרגטית הרחק מהAGN. הסילון הוא תוצר של שילוב בין שדות מגנטיים עוצמתיים לבין דחף חזק מדיסקת הספיחה והטורואיד. בתוך הסילון, חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה (ביניהם פוטונים) מתנגשים זה בזה כתוצאה מהשדות המגנטיים. סילונים יחסותיים אלו עלולים להגיע לגדלים של עשרות קילו-פארסקים ממרכז החור השחור.
אזורים אלו מסוגלים להפיק מגוון של אנרגיות נצפות, בעיקר בצורות הנעות בין גלי רדיו בתדירויות נמוכות לקרינת גמא עוצמתית, עם קיטוב גבוה (בדרך כלל בכמה אחוזים בודדים) בחלק מהתדירויות. הספקטרום הנפלט מכיל קרינה סינכרוטרונית (קרינה אלקטרומגנטית הנוצרת כאשר חלקיקים טעונים מואצים רדיאלית) בתחום הרדיו ל-קרינת רנטגן, ואפקט קומפון הפוך בתחום בין גלי הרדיו לקרינת X.
פליטה יחסותית
הפליטה הנצפית מהבלאזר מושפעת רבות מאפקטים יחסותיים בסילון, תהליך שנקרא פליטה\הקרנה יחסותית. מהירות הפלזמה המרכיבה את הסילון מגיעה לטווחים של 95%–99% ממהירות האור (מהירות זו אינה המהירות הממוצעת של אלקטרון או פרוטון בסילון. החלקיקים עצמם נעים בכיוונים שונים וכתוצאה מכך טווח המהירויות הנ"ל). הקשר בין עוצמת ההארה (יחס בין האנרגיה הנפלטת ליחידת זמן) מהסילון לזו הנצפית על כדו"א תלויה בתכונות הסילון. אלה כוללים האם ההארה נובעת מהלם קדמי בסילון, וכמו כן באינטראקציה שבין השדות המגנטיים בסילון לחלקיקים הנעים בו.
מודל מופשט של הפליטה היחסותית לעומת זאת, מייצג את האפקטים היחסותיים הקושרים בין עוצמת ההארה הבוקעת ממסגרת הסילון Se, ועוצמת ההארה הנצפית על גבי כדו"א So. אלו קשורים על ידי מושג באסטרופיזיקה הנקרא גורם דופלר, D, כאשר So פרופורציונלי ל-Se × D2. בהתבוננות יותר רחבה, ניתן לזהות אפקטים יחסותיים כגון:
- סטייה יחסותית תורמת פאקטור של D2. סטייה יחסותית זו תוצאה של יחסות פרטית כאשר כיוונים איזוטרופיים במסגרת הסילון, נראים כנדחפים בכיוון התנועה אותה רואה הצופה (במקרה שלנו כדו"א).
- התרחבות זמן תורמת פאקטור של D+1. אפקט זה מגדיל את מהירות פליטת האנרגיה. אם הסילון פולט פרץ אנרגיה בכל דקה במסגרת - זה עלול להיות נצפה בכדו"א כפליטה הרבה יותר מהירה, בסדר גודל של פרץ לכל 10 שניות.
- חלון יחסותי עלול לגרוע בפאקטור של D−1 מה שמקטין את ההאצה. זה קורה בזרימה קבועה\ מכיוון שיש D פחות אלמנטים של זרימה בחלון היחסותי, כאשר כל אלמנט הורחב בפאקטור D. לעומת זאת, לאנרגיה חופשית מתפזרת הקרינה מואצת בפאקטור מלא של D+3.
דוגמה
יהי סילון בעל זווית θ = 5° לקו הרייאה ומהירות של 99.9% ממהירות האור. על כדו"א עוצמת ההארה הנצפית גדולה פי 70 מזאת הנפלטת בסילון. לעומת זאת, אם θ = 0° מינימלית, הסילון יראה בהיר פי 600 על פני כדו"א.
הקרנה שונה
לפליטה\הקרנה היחסותית קיים עוד מרכיב חשוב. הסילון אשר לא נע בכיוון כדור הארץ ייראה עמום יותר, מאותם אפקטים יחסותיים. אם כך, שני סילונים זהים ואינטרינזיים (בעלי אותם מרכיבים ותכונות) ייראו אסימטריים (לא מאוזנים). כלומר, בדוגמה המובאת מעל, כל סילון בעל זווית θ < 35° ייראה בכדו"א כפחות בהיר ממה שהוא במסגרת. מסקנה נוספת היא שאוכלוסייה של AGN המפוזרים בחלל עם אוריינטציות סילון אקראיות ייראו בצורה מאד לא הומוגנית (לא אחידה) על כדור הארץ. העצמים הבודדים בהם θ קטנה יחסית יראו כבעליי סילונים בהירים יותר, לעומת השאר בהם ייראו סילונים עמומים יותר. זוהי תמצית הקשר בין בלאזרים לגלקסיות רדיו. AGN בהם הסילון יחסית מקביל לקו הראייה מכדו"א עלולים להיראות מאד שונים לעומת AGN אחרים, אפילו אם הם זהים אינטרינזית.
גילוי
רבים מהבלאזרים היותר בהירים נצפו בהתחלה לא כגלקסיות רחוקות עוצמתיות, אלא ככוכבים משתנים בלתי רגילים (כוכבים בהם לא נראה מחזוריות מסוימת בשינויי הארה) בגלקסיה שלנו. בלאזרים אלו, כמו כוכבים משתנים בלתי רגילים, נראו כמשתנים בבהירות ההארה במחזורים של ימים או שנים, בלי דפוס נראה לעין.
ההתפתחות המוקדמת של הרדיו-אסטרונומיה הראתה כי ישנם מספר מקורות רדיו בשמיים. בסוף שנות ה-50 הרזולוציה האופטית של הרדיו-טלסקופים איפשרה זיהוי של מקורות רדיו ספציפיים. זה הוביל לגילויו של הקוואזר. בלאזרים היו נראים באופן גורף בקוואזרים מוקדמים אלו, כאשר ההסתה לאדום הראשונה התגלתה ל- 3C 273 — קוואזר מאד משתנה שהוא גם בלאזר.
בשנת 1968 קשר דומה בין "כוכב משתנה" אובייקט BL Lac לבין מקור רדיו חזק VRO 42.22.01[2] נצפה. אובייקט זה מראה תכונות דומות לאלו של הקוואזר, אך הספקטרום האלקטרומגנטי לא נראה כבעל קווים ספקטרליים, המשמשים לזיהוי הסתה לאדום. בשנת 1974 נצפה סימן קלוש לגלקסיה נסתרת, הוכחה לכך שאובייקט BL Lac אינו כוכב.
הטבע החוץ גלקטי של אובייקטי BL Lac לא היה מפתיע. בשנת 1972 מספר מקורות רדיו וגורמים אופטיים משתנים קובצו יחדיו והוצעו בתור מחלקה חדשה של גלקסיות: אובייקטי BL Lac. הטרמינולוגיה (באנגלית) מגיעה מקיצור של "אובייקט BL Lacertae".
עד לשנת 2003, היו ידועים כבר כמה מאות של אובייקטי BL Lac.
תמונה עדכנית
בלאזרים מוערכים כ AGN, עם סילונים יחסותיים המופנים קרוב לקו הראייה של הצופה. האוריינטציה המיוחדת של הסילון מסבירה את התכונות הכלליות המשונות: עוצמת הארה גבוהה נצפית, השתנות מהירה מאוד, וקיטוב גבוה (בהשוואה לקוואזרים שהם לא בלאזרים)). מודל אחיד אשר התקבל בכללי הוא שקוואזרים משתנים מקושרים לגלקסיות רדיו חזקות אינטרינזית, ואובייקטי BL Lac מקושרים לגלקסיות רדיו חלשות אינטרינזית.[3] ההבחנה בין שתי קבוצות הקשורות זו בזו מסבירה את ההבדל בין סוגי הפליטות השונות בבלאזרים.[4]
הסברים אלטרנטיביים לסילונים היחסותיים\גישת המודל האחיד שהוצעו כוללים מיקרו עידושים כבידתיים ופליטה קוהרנטית (אחידה) מהסילון היחסותי. אף אחד מאלו אינו מסביר את כלל תכונות הבלאזר, לדוגמה, מיקרו-עידוש הוא אכרומטי. ז"א שכל החלקים בספקטרום יעלו ויפלו ביחד. דבר זה לא נצפה בבלאזרים. לעומת זאת, קיימת אפשרות שתהליכים אלה, כמו עוד תהליכי פלזמה מורכבים יותר, עלולים להסביר חלק מהתצפיות או חלק מהתכונות.
דוגמאות של בלאזרים כוללים: 3C 454.3, 3C 273, BL Lacertae, PKS 2155-304, Markarian 421, ו- Markarian 501.
ראו גם
קישורים חיצוניים
- רשת אנרגטית AAVSO (באנגלית)
- Expanding גלריית תצפיות בלאזרים מתרחבים
- מערוץ היוטיוב של נאס"א: קונספט של בלאזר
- נאס"א: ערפל קוסמי (באנגלית)
- נאס"א: קרינות גאמא (באנגלית)
- סרטון המציג עד כמה גלקסיות יכולות להיות פעילות
- News service (באפריל 2008). "Michigan telescope helps give astronomers insight into blazars". University of Michigan. נבדק ב-2008-06-04.
{{cite web}}: (עזרה) (with animation)
הערות שוליים
- ^ הרצאת TED מפי Jedidah Isler
- ^ Schmitt J. L. (1968): "אובייקט BL Lac נצפה כמקור רדיו (אנגלית)", Nature 218, 663
- ^ ""סוללות" חור שחור מפעילות את הבלאזרים (אנגלית)". נבדק ב-2015-05-31.
- ^ Ajello, M.; Romani, R. W.; Gasparrini, D.; Shaw, M. S.; Bolmer, J.; Cotter, G.; Finke, J.; Greiner, J.; Healey, S. E. (2014-01-01). "The Cosmic Evolution of Fermi BL Lacertae Objects". The Astrophysical Journal (באנגלית). 780 (1): 73. arXiv:1310.0006. Bibcode:2014ApJ...780...73A. doi:10.1088/0004-637X/780/1/73. ISSN 0004-637X.