¿Cómo sabemos que los Quasars realmente producen chorros colimados?

Por imágenes como esta.

Fuente: Radio Imagen de Quasar

Una imagen de radio de un cuásar, tomada por el Very Large Array. El punto blanco en el medio es el núcleo, mientras que las protuberancias que apuntan hacia arriba a la izquierda y hacia abajo a la derecha son chorros que viajan a velocidades relativistas y culminan en lóbulos.

No se sabe con certeza qué causa los chorros. Se cree que el giro y la masa del agujero negro interactúan con el campo magnético cerca del agujero negro para acelerar las partículas. Si bien algunas pruebas respaldan este modelo, ha sido difícil probarlo, principalmente porque los científicos carecían de un conocimiento completo de cuán brillantes son los discos de acreción. Pero un nuevo estudio de una muestra de blazares (quásares con chorros que apuntan hacia la Tierra) muestra una clara correlación entre la potencia de los chorros y el brillo del disco de acreción. Esto sugiere que el campo magnético es un factor en la producción de los chorros.

Los investigadores examinaron 217 blazares utilizando datos obtenidos por el observatorio Fermi, buscando alguna relación entre la potencia de los chorros y el disco de acreción. Los blazares son útiles porque con un blazar recibimos luz directa tanto del disco de acreción como del chorro, ya que este último apunta hacia nosotros. Y podemos saber cuál es cuál, porque la luz del chorro se encuentra principalmente en forma de rayos gamma, mientras que el disco de acreción produce un espectro de emisión más amplio.

Resulta que cuando la luminosidad de los chorros se grafica contra la luminosidad del disco, hay una relación clara y lineal, en la que el chorro tiene más potencia que la luminosidad del disco.

A partir de este artículo Jet Formation and Collimation in AGN and µ-Quasars , parecería depender un poco de la velocidad del flujo de salida.

Me disculpo, no puedo proporcionar un enlace al documento, ya que mi tableta no puede copiar eso, pero desde mi lectura limitada (y conocimiento), la colimación del chorro parece depender de su velocidad, lo que para mí tiene sentido intuitivo.

Abstracto. Revisamos brevemente nuestra comprensión actual de la formación, aceleración y colimación de vientos en chorro asociados con objetos astrofísicos compactos como AGN y µQuasars. Todas estas salidas pueden considerarse, en una primera aproximación, como plasmas MHD ideales que escapan de un disco de acreción giratorio y magnetizado con una magnetosfera alrededor de un agujero negro central. Un ingrediente crucial para un correcto modelado del problema de estado estacionario es colocar las condiciones de contorno apropiadas, teniendo en cuenta cómo la información puede propagarse a través del flujo y asegurando, por ejemplo, que los choques producidos a través de la interacción del flujo con el medio externo no lo hacen. no afecta la estructura general. Como ejemplo que subraya el papel de establecer las condiciones de contorno correctas, hacemos la analogía de las superficies críticas en el problema MHD constante y axisimétrico con el horizonte de eventos y la ergosfera de un agujero negro giratorio en relatividad. Discutimos la aceleración de la salida, por gradientes de presión de gas, radiación u ondas y también por mecanismos magnéticos, mostrando el importante papel que juega la corona del disco en la vecindad del agujero negro. Tanto la presión como el confinamiento magnético también pueden desempeñar un papel en el control del flujo, aunque es probable que el confinamiento por tensión de aro magnético sea un proceso bastante dominante en los flujos fuertemente colimados.

Comentarios incluidos aquí en caso de supresión y por su relevancia.

De Kyle Kanos

Tengo entendido que un chorro colimado es aquel que se encuentra preguntando por el eje de rotación del objeto que lo expulsa. La imagen en cuestión y su descripción no muestran en absoluto que este sea el caso. 

De WetSavannaAnimal, también conocido como Rod Vance.

Ese es un buen punto: que no sabemos si el chorro y el eje de rotación coinciden. Pero entonces surge la pregunta: ¿cómo sabemos el eje de rotación? Tendríamos que resolver el disco de acreción directamente para al menos ver su orientación y/o resolver los efectos Doppler/asimetrías relativistas en el brillo. En cualquier caso, como en la mayor parte de la física, esta es una evidencia de apoyo para un chorro, a la espera de una posible falsificación mediante cualquier demostración de que el eje de rotación y el chorro no coinciden.

Siento que estos dos comentarios anteriores resumen el problema bastante bien.

Aplazaría la mayor comprensión de Kyle sobre el tema con respecto a la colimación, pero para un novato parece razonable si extiende el concepto de estrellas de neutrones a cuásares. Pero como nosotros, AFAIK, tenemos mucho menos conocimiento de los cuásares, puede que no sea una extrapolación correcta.

Me gustaría enfatizar que soy dolorosamente consciente de que estoy abierto a la corrección en todos los aspectos de esto.

No creo que esta sea una pregunta con una respuesta definitiva. Sin embargo, incluso antes de que fuera posible obtener imágenes de los chorros colimados de (algunos) cuásares, había indicios claros del fenómeno de los chorros de un tipo de cuásar denominado blazar o, a veces, objetos BL Lac . Estos cuásares se caracterizaron por una luminosidad intrínseca inferida muy alta (en comparación con la mayoría de los cuásares) y un amplio espectro continuo no térmico, de variación rápida y altamente polarizado, con pocas o débiles características espectrales discretas.

La interpretación de estos objetos fue (y sigue siendo) que son una población de cuásares "normales" que tienen una orientación tal que sus chorros relativistas apuntan a lo largo de nuestra línea de visión. Estos producen radiación (colimada) de haz alto (predominantemente sincrotrón) y las altas luminosidades se explican por factores de Lorentz altos y refuerzo Doppler. Esta explicación exige que los cuásares produzcan chorros de partículas altamente colimados.