اخبار, پژوهش, کیهان شناسی

تحلیل رفتار کهکشان IC 310 در کیهان شناسی پلاسما

۰ 54
TS_improved
عضو پیوسته
کهکشان IC 310 توسط MAGIC در محدوده ی کهکشان NGC 1275 درطول زمان رصدی از ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۰ کشف شد. این رصد ها منجر به کشف تابش بسیار زیادی از کهکشان رادیویی دنباله دارIC 310 شد. کهکشان IC 310  در رده ی کهکشان های رادیویی دنباله دار (HTRG) طبقه بندی شده است. تصور می شود که منشا دنباله ی IC 310 حرکت سریع این کهکشان در داخل مواد میان خوشه ای است. پایداری جهت جت از مقیاس پارسک تا کیلوپارسک در IC 310  در تضاد با طبقه بندی آن در رده ی کهکشان های رادیویی دم دار است، به این معنی که هیچ شواهدی مبنی بر تعاملی با مواد میان خوشه ای نیست.
داده های فرمی (Fermi) نشان می دهد که اغلب تابش گاما از مرکز آن نشأت می گیرد (شکل ۱). با این حال، تفکیک زاویه ای تلسکوپ فرمی برای تشخیص منشأ تابش از جبهه ی موج ضربه ای و تابش از ابتدای جت در نزدیک یک سیاه چاله ی ابر پرجرم که منبع فعالیت را قدرت می بخشد، کافی نیست. طی تحلیل های دقیق تر که برای تشخیص این دو مکانیزم تابش بکار گرفته شده، منجر به آشکار سازی تغییراتی در تابش گاما از منبع تابش شد.
farzin1

شکل ۱٫ مشاهده ای که توسط تلسکوپ فرمی از کهکشان IC 310 داشته است که در باند های انرژی ۱ تا ۱۰ گیگا الکترون ولت (چپ)، ۱۰ تا ۱۰۰ گیگا الکترون ولت (وسط) و ۱۰۰ تا ۳۰۰ گیگا الکترون ولت می باشد.

در واقع در مدل های کهکشان های نوع BL Lac انتظار می رود که تابش گاما در مقیاس های زمانی مختلف متغییر باشد، مقیاس زمانی که این تابش از سیاهچاله ی مرکزی عبور می کند. از طرفی، اگر تابش گامای مشاهده شده در جبهه ی موجی که در تعامل با مواد خروجی AGN و مواد میان خوشه ای است تولید شود، منبع تابش گاما در ابعاد ~𝐾𝑝𝑐 می باشد. به این معنی که تغییرات تابش گاما در مقیاس زمانی ذکر شده نمی تواند از حدود ۳^۱۰ سال کوتاه تر باشد. طبق داده های تلسکوپ MAGIC تغییرات تابش گامای IC 310 تقریبا ۴٫۸ دقیقه است!!! افق رویداد سیاه چاله ی کهکشان IC 310 سه برابر فاصله ی میان خورشید و زمین می باشد، به عبارتی دیگر نور برای پیمودن این فاصله ی ۴۵۰ میلیون کیلومتری حداقل به مدت زمان ۲۵ دقیقه نیاز دارد!

جدول 1

جدول ۱

مدل های معمول برای تولید اشعه ی گاما برای تغییرات در مقیاس زیر- افقی

تغییرات شار در مقیاس دقیقه ای به علت زیرساخت های کوچک تر از مقیاس افق رویداد که منجر به تابش های قدرتمند غیر یکنواخت می شود، است. این مدل ها عبارتند از:

۱٫ ساختارهای جت کوچک همراه با جت اصلی

۲٫ تعامل های ابری و ستاره ای

۳٫ مدل مگنتوسفری

طبق مدل ساختار های جت کوچک (۱)، پلاسموئید هایی که از باز اتصال مغناطیسی تشکیل می شوند همراه جت با سرعت نسبیتی حرکت می کنند که عامل اصلی تغییرات شار مشاهده شده در مقیاس دقیقه ای بلازار ها هستند. این مکانیزم یک پدیده اتصال از ناحیه ای بیرون مخروط نوری را پیش بینی میکند که می تواند تابش های متغیر در مقیاس روز کهکشان M87 را توضیح دهد. این مدل با مشاهده ی درخشندگی زیاد کهکشان IC 310 به چالش کشیده شده است.
مدل دوم (۲)، تعامل های میان ابرها و جت را در نظر می گیرند، به طوری که برخورد جت با مواد گازی داخل کهکشان تغییرات سریع را پیش بینی می کند. این مدل نیازمند یک جهت کاملا پایدار از پرتو ذرات شتابدار که با جت زاویه ی بزرگی بسازد است. که زاویه بین جت و ذرات شتابدار در کهکشان IC 310 بسیار کم است و با ناپایداری های پلاسمایی زیادی همراه است و این مدل نیز برای این کهکشان بر اساس فرضیات غیر فیزیکی استوار است.

در مدل مگنتوسفری (۳)، تصور می شود که شتاب ذرات به علت میدان های الکتریکی موازی با میدان های مغناطیسی است. این مکانیزم به عنوان مدلی برای ذرات گیر افتاده در مگنتوسفر پالسار ها بکار گرفته می شود، و همچنین می تواند برای مگنتوسفر سیاهچاله ها که به ارگوسفر آن لنگر انداخته استفاده شود.
سناریوی شکل (۲) برای منشأ مگنتوسفری تابش گاما: سیاهچاله ای که بیشترین چرخش را به دور خود دارد همراه با یک افق رویداد 𝑟𝑔 (کره ی سیاه) پلاسما را درون مرکز کهکشان IC 310 به هم فشرده می کند. در ارگوسفر سیبی شکل (آبی) که تا ۲𝑟𝑔 روی صفحه ی استوایی وسعت می یابد، شار خروجی به وسیله ی پدیده ی کشش چارچوبی (frame dragging) تولید می شود.
چرخش سیاهچاله موجب جدایی بار مگنتوسفر (قرمز) همراه با یک فضای خلاء قطبی (زرد) می شود. در این فضا، میدان الکتریکی مگنتوسفر یک مولفه ی موازی میدان مغناطیسی دارد که ذرات را به انرژی های فوق نسبیتی سوق می دهد. پراکندگی معکوس کامپتون و جفت زایی فراوان {ذرات} به علت تعامل آن ها با فوتون های گرمایی با انرژی کم حاصل از پلاسما که توسط سیاهچاله فشرده می شود عامل اصلی تابش گامای مشاهده شده است.

شکل 9. مدل مگنتوسفری

شکل ۲٫ مدل مگنتوسفری

تعبیر رفتار کهکشان IC 310 در کیهان شناسی پلاسما
هنگامی که دو تار پلاسما در یک میدان مغناطیسی قرار بگیرند که هرکدام حامل یک محور بار الکتریکی هستند، درفاصله ای از این محورها بار الکتریکی مخالف میدان مغناطیسی جریان می یابد این جریان که در هر دو رشته وجود دارد باعث می گردد که رشته ها به دور خودشان یک میدان مغناطیسی درست کنند که با جریان هایی که در رشته های دیگر هستند دچار برهمکنش های داخلی می شوند و نتیجتا نیرویی درست می شود که دو رشته را به هم نزدیک می کند. وقتی رشته ها به همدیگر نزدیک می شوند با یکدیگر فعل و انفعال می کنند تا یک جریان در سرتاسر هر رشته درست کنند . این جریان ترکیبی از حرکت پروتون ها و الکترون ها است .این جریانی که الکترون و پروتون آن را شکل داده اند دو سوی مخالف رشته ها را دور هم جمع می کند، که باعث می شود جریانی فرعی به دور لبه پلاسما در جهت خلاف جریان اصلی بگردد.
از آنجایی که الکترون سریع تر از پروتون حرکت میکند مقطع عرضی جریان رشته ها نا متعادل خواهد بود، این بدان معنی است که نقطه کشش بین رشته ها از مرکزشان انحراف دارد چنانچه دو رشته به سمت هم میپیچند بار اضافی داخل رشته ها همدیگر را دفع می کنند و مانند زمانی به نظر می رسد که در حال باردار شدن هستند . در این حالت به نظر می رسد دفع از طرف سطح داخلی رشته ها و جذب از طریق جریان اصلی رشته ها وجود دارد . دو رشته به هم می پیچند و یک مجموعه ی دو رشته ای گردان به وجود می آورند که این مجموعه می تواند به تنهایی مانند یک رشته ی جداگانه عمل کرده و به همان طریق قبلی با یک رشته ی دیگر ترکیب شود .
پلاسموید ها از طریق اثر –Z پینچ در رشته های پلاسما تولید می شوند. به علت وجود همین اثر، رشته های الکتریکی فشرده شده و به شکل مارپیچی دور هم می چرخند که در فواصل بسیار دور نیز ارتباط خود را باهم حفظ می کنند و ساختار های مارپیچی را تشکیل می دهند. این رشته ها همان جت هایی هستند که در کهکشان ها و ستارگان دیده می شود که آن ها را به عنوان رشته های بیرکلند می شناسیم.
پلاسموید ها محیط های چگال پلاسمایی هستند که از خود تابش سریع اشعه گاما منتشر می کنند، مراکز کهکشان ها را به دلیل چگالی بالایی که دارند می توانیم به عنوان یک پلاسموید چگال در نظر بگیریم که رشته های بیرکلندی به صورت جت ایجاد میکنند. انفجار های قوی وسریع برخی کهکشان ها از جمله کهکشان IC 310 رفتار مبهمی از آن ها را نشان می دهد که با در نظر گرفتن انفجار سریع اشعه گاما در پلاسموئید مرکزی این کهکشان ، این رفتار مبهم را می توان توضیح داد.

منابع

۱٫ D. Hildebrand, S. Lombardi, MAGIC detection of VHE -ray emission from NGC 1275 and IC 310, arXiv: 1110.5358v2, 27 Oct 2011.
۲٫ S. Lombardi, P. Colin, Observation of the Perseus cluster of galaxies with the MAGIC telescopes, arXiv: 1111.0143v1, 1 Nov 2011.
۳٫ J. Aleksicì, L. A. Antonelli, Rapid and multi-band variability of the TeV-bright active nucleus of the galaxy IC 310, arXiv: 1305.5147v2. 10 Jan 2014
۴٫ A. Neronov, D.Semikoz, Very high-energy -ray emission from IC 310, arXiv: 1003.4615v2, 17 Nov 2010.
۵٫ http://www.physics.purdue.edu/MOJAVE/sourcepages/0313+411.shtml
۶٫ D. Eidenacher, P. Colin, The Aftermath of an Exceptional TeV Flare in the AGN Jet of IC 310, 33ND INTERNATIONAL COSMIC RAY CONFERENCE, RIO DE JANEIRO 2013,arXiv: 1308.0433v1, 2 Aug 2013.
۷٫ Kadler, M., Eisenacher, D., Ros, E., et al. 2012, A&A, 538, L1.
۸٫ J. Aleksi´c, S. Ansoldi, Black hole lightning due to particle acceleration at subhorizon scales, arXiv: 1412.4936v1, 16 Dec 2014.
۹٫ D. E. Glawion, J. Sitarek, Black Hole Lightning from the Peculiar Gamma-Ray Loud Active Galactic Nucleus IC 310, arXiv: 1508.05031v1. 20 Aug 2015.
۱۰٫ http://tevcat.uchicago.edu/?mode=1;id=208
۱۱٫ http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=IC++310
۱۲٫ http://server3.wikisky.org/starview?object_type=2&object_id=6535&object_name=IC+310&locale=EN
۱۳٫ http://cseligman.com/text/atlas/ic3.htm
۱۴٫ B. Khiali1, E. M. de Gouveia Dal Pino, Particle Acceleration and Gamma-ray emission due to magnetic reconnection in the core region of radio galaxies, arXiv:1504.07592v1, 28 Apr 2015
۱۵٫ Anthony L. Peratt, “Physics of the Plasma Universe”, ۲nd ed., ISBN 978-1-4614-7818-8

نشانی ایمیل نگارنده متن برای پرسش سوالات یا ارتباط:

farzin@persiantbolts.com

کپی برداری و استفاده از این متن با ذکر نام منبع و نگارنده بلامانع است.

در باره نویسنده / 

مدیریت

مطالب مرتبط

ارسال پاسخ

ایمیل شما نمایش داده نمی‌شود. موارد مورد نیاز علامتگذاری شده است *

The Thunderbolts Project

پر بیننده ها

  • mag_field_current_450x370

    میدان های الکتریکی و مغناطیسی در فضا

    ۲ توان گرانش و نیروهای الکتریکی میتوان گفت گرانش نیروی نسبتا ضعیفی است. نیروی الکتریکی کولنی بین یک پروتون و یک الکترون در حدود ۱۰ به توان ۳۹ بار قوی تر از نیروهای گرانشی بین آنهاست. چهار نیروی بنیادین در فیزیک اثرات متقابل هردو میدان گرانشی و الکترومغناطیسی به صورت نامحدودی ادامه دارد.  نیروی نسبی…

  • عضوگیری

    عضوگیری گروه آذرخش پارسی – (شهریور۹۷)

    گروه آذرخش پارسی، عضو “ناپیوسته” می پذیرد انواع عضویت در آذرخش پارسی: ۱٫ عضویت ناپیوسته: ویژه دانشجویان مقطع کارشناسی دارای مهارت لازم زبان انگلیسی هر عضو ناپیوسته طی یک بازه زمانی یک ساله در این مجموعه عضویت داشته و از کلیه امکانات لازم گروه بهره ور خواهد شد، این بازه زمانی به نوعی فرجه آشنایی…

  • plasma_lab_450x303

    پلاسما

    ۳ معرفی پلاسما مسئله اینکه جهان از پلاسما تشکیل شده است برای همه شناخنه شده است. در واقع، پلاسما رایج ترین نوع ماده در جهان است. در مکان های مختلف مانند: آتش، چراغ های نئون، و رعد و برق بر روی زمین و فضای کهکشانی و بین کهکشانی یافت می شود. تنها دلیلی که ما…

آخرین دیدگاه ها

بخش فارسی پروژه آذرخش

پروژه تحقیقاتی بین المللی، در زمینه ترویج عمومی و یا مطالعه تخصصی مدل های نوین در علوم طبیعی
بخش فارسی آن تحت نظارت بخش مرکزی، از اسفند ماه سال 1391 با محوریت مطالعه و بررسی مدل های نوین نجومی آغاز به کار نموده است.