Про яркостные температуры ~10^13 K наблюдавшиеся РадиоАстроном в ядре квазара 3C273. Объяснения возможны разные. Мне нравится предположение что джет на самом деле течёт быстрее чем это кажется по движущимся деталям наблюдаемым наземным РСДБ.
Фишка вот в чём. Яркостная температура это всего лишь поверхностная яркость выраженная в кельвинах, а не в звёздных величинах с квадратной секунды (да, на впервый взгляд не очевидно что размерности совпадают). Выражать поверхностную яркость в кельвинах не такая уж и глупось: если нагреть абсолютно чёрное тело, то у него будет вполне определённая яркость, зависящая только от его температуры. Только у джета излучение не тепловое, а синхротронное.
Теория говорит, что есть верхний предел на поверхностную яркость синхротронного излучения ~10^12 K из-за обратного Комптоновского рассеяния которое быстро охладит синхротронный источник если в него вдруг поступило много энергии и он стал светить ярче. При этом равновесное значение яркостной температуры (при котором плотность энергии в магнитном поле равна плотности энергии в частицах - equipartition) будет ещё на порядок ниже.
Плазма в джете течёт со скоростью, близкой к скорости света. Из-за эффекта релятивистской аберрации джет светит не равномерно во все стороны, а преимущественно вперёд. Это повышает его поверхностную яркость, если нам посчастливилось смотреть на джет спереди.
Теперь, с РадиоАстроном мы видим яркостную температуру 10^13 K, в то время как предел 10^10 — 10^11 K в зависимости от того, предполагаем мы равнораспределение или нет. Напрашивается вывод: либо джет течёт с такой скоростью, что релятивистская аберрация увеличивает его яркость в 10--100 раз (опять же в зависимости от того предполагаем мы equipartition или нет), либо яркостная температура в системе отсчёта источника таки не 10^10 — 10^11 K, а выше.
Фишка вот в чём. Яркостная температура это всего лишь поверхностная яркость выраженная в кельвинах, а не в звёздных величинах с квадратной секунды (да, на впервый взгляд не очевидно что размерности совпадают). Выражать поверхностную яркость в кельвинах не такая уж и глупось: если нагреть абсолютно чёрное тело, то у него будет вполне определённая яркость, зависящая только от его температуры. Только у джета излучение не тепловое, а синхротронное.
Теория говорит, что есть верхний предел на поверхностную яркость синхротронного излучения ~10^12 K из-за обратного Комптоновского рассеяния которое быстро охладит синхротронный источник если в него вдруг поступило много энергии и он стал светить ярче. При этом равновесное значение яркостной температуры (при котором плотность энергии в магнитном поле равна плотности энергии в частицах - equipartition) будет ещё на порядок ниже.
Плазма в джете течёт со скоростью, близкой к скорости света. Из-за эффекта релятивистской аберрации джет светит не равномерно во все стороны, а преимущественно вперёд. Это повышает его поверхностную яркость, если нам посчастливилось смотреть на джет спереди.
Теперь, с РадиоАстроном мы видим яркостную температуру 10^13 K, в то время как предел 10^10 — 10^11 K в зависимости от того, предполагаем мы равнораспределение или нет. Напрашивается вывод: либо джет течёт с такой скоростью, что релятивистская аберрация увеличивает его яркость в 10--100 раз (опять же в зависимости от того предполагаем мы equipartition или нет), либо яркостная температура в системе отсчёта источника таки не 10^10 — 10^11 K, а выше.
About brightness temperatures of ~ 10 ^ 13 K observed by RadioAstron in the core of the quasar 3C273. There are various possible explanations. I like the assumption that the jet is actually flowing faster than it appears from the moving parts observed by ground-based VLBI.
The trick is this. The brightness temperature is just the surface brightness expressed in kelvin, not in magnitudes per square second (yes, at first glance it is not obvious that the dimensions are the same). Expressing the surface brightness in Kelvin is not so stupid: if you heat up an absolutely black body, then it will have a very definite brightness, depending only on its temperature. Only the jet does not have thermal radiation, but synchrotron radiation.
The theory says that there is an upper limit on the surface brightness of synchrotron radiation of ~ 10 ^ 12 K due to Compton backscattering, which will quickly cool the synchrotron source if it suddenly receives a lot of energy and it becomes brighter. In this case, the equilibrium value of the brightness temperature (at which the energy density in the magnetic field is equal to the energy density in the particles - equipartition) will be one order of magnitude lower.
Plasma in a jet flows at a speed close to the speed of light. Due to the effect of relativistic aberration, the jet does not shine evenly in all directions, but mainly forward. This increases its surface brightness if we are lucky enough to look at the jet from the front.
Now, with RadioAstron, we see a brightness temperature of 10 ^ 13 K, while the limit is 10 ^ 10 - 10 ^ 11 K depending on whether we assume equipartition or not. The conclusion suggests itself: either the jet is flowing at such a speed that the relativistic aberration increases its brightness by 10-100 times (again, depending on whether we assume equipartition or not), or the brightness temperature in the source frame is not 10 ^ 10 - 10 ^ 11 K and higher.
The trick is this. The brightness temperature is just the surface brightness expressed in kelvin, not in magnitudes per square second (yes, at first glance it is not obvious that the dimensions are the same). Expressing the surface brightness in Kelvin is not so stupid: if you heat up an absolutely black body, then it will have a very definite brightness, depending only on its temperature. Only the jet does not have thermal radiation, but synchrotron radiation.
The theory says that there is an upper limit on the surface brightness of synchrotron radiation of ~ 10 ^ 12 K due to Compton backscattering, which will quickly cool the synchrotron source if it suddenly receives a lot of energy and it becomes brighter. In this case, the equilibrium value of the brightness temperature (at which the energy density in the magnetic field is equal to the energy density in the particles - equipartition) will be one order of magnitude lower.
Plasma in a jet flows at a speed close to the speed of light. Due to the effect of relativistic aberration, the jet does not shine evenly in all directions, but mainly forward. This increases its surface brightness if we are lucky enough to look at the jet from the front.
Now, with RadioAstron, we see a brightness temperature of 10 ^ 13 K, while the limit is 10 ^ 10 - 10 ^ 11 K depending on whether we assume equipartition or not. The conclusion suggests itself: either the jet is flowing at such a speed that the relativistic aberration increases its brightness by 10-100 times (again, depending on whether we assume equipartition or not), or the brightness temperature in the source frame is not 10 ^ 10 - 10 ^ 11 K and higher.
У записи 7 лайков,
2 репостов.
2 репостов.
Эту запись оставил(а) на своей стене Кирилл Соколовский
