Blazar — Definitie en kenmerken van deze extreem energierijke AGN
Ontdek wat een blazar is: definitie, kenmerken en waarom deze extreem energierijke AGN met relativistische jets cruciaal zijn voor het begrip van actieve sterrenstelsels.
Een blazar is een type zeer actieve galactische kern (AGN) waarbij een krachtige, relativistische straal bijna rechtstreeks in de richting van de waarnemer wijst. Blazars worden vaak gezien als extreem compacte vormen van een quasar en bevatten vermoedelijk een superzwaar zwart gat in het centrum van een actief, reusachtig elliptisch sterrenstelsel. Ze behoren tot de meest energetische verschijnselen in het heelal en zijn daarom een belangrijk onderwerp in de astronomie.
Blazars maken deel uit van de grotere familie van actieve melkwegstelsels die een actief galactisch centrum (AGN) herbergen. Een AGN is een compact gebied rondom het centrale zwarte gat dat een veel hogere lichtkracht uitstraalt dan gewone sterren in een groot deel van het elektromagnetische spectrum. Bij blazars zien we door relativistische richtingswerking (Doppler-boosting) een versterkte en sterk variërende emissie van radio tot hoge-energie gamma-straling.
De naam "blazar" werd oorspronkelijk in 1978 bedacht door de astronoom Edward Spiegel. Typisch voor blazars is dat zij een relativistische straal hebben die min of meer naar de aarde wijst. Omdat de straal bijna op ons gericht is, kunnen schijnbare effecten optreden zoals schijnbaar superluminale bewegingen in de eerste paar parsecs van de straal — een relativistisch effect dat optreedt door hoge snelheden in combinatie met bijna-richting-naar-ons uitlijning.
Belangrijke kenmerken
- Breedband-emissie: blazars stralen over het hele elektromagnetische spectrum: radio, infrarood, optisch, röntgen en gamma. De laagenergetische component wordt meestal verklaard door synchrotronstraling van relativistische elektronen; de hoogenergetische component door inverse-Comptonversterking of andere niet-thermische processen.
- Sterke variabiliteit: fluxvariaties kunnen optreden op tijden van minuten tot jaren, wat wijst op zeer compacte emissieregio's en snelle fysische processen.
- Polarizatie: synchrotronemissie veroorzaakt vaak significante lineaire en soms circulaire polarizatie, vooral in radio- en optische golflengten.
- Relativistische jets en schijnbare superluminaliteit: schokfronten en bewegende knots in de jet lijken sneller dan het licht wanneer ze bijna langs onze gezichtsas bewegen; dit is een projectie- en relativistisch effect.
- Hostgalaxie: de meeste bekende blazars zitten in massieve elliptische gaststelsels met een groot superzwaar zwart gat.
Classificatie
- BL Lacertae-objecten (BL Lacs): kenmerken zich doorgaans door zwakke of afwezige emissielijnen in het optische spectrum en sterke variabiliteit en polarizatie.
- Flat-Spectrum Radio Quasars (FSRQs): hebben sterke brede emissielijnen en vaak hogere lumineuziteit in het optische/UV; ze tonen ook krachtige radio- en gamma-emissie.
Volgens het unificatiemodel voor AGN is het verschil grotendeels orientationeel en gerelateerd aan accretie-eigenschappen en jetsnelheid/energie.
Fysische oorsprong
- Accretie en spin: jets ontstaan vermoedelijk nabij het draaiende zwarte gat en de omringende accretieschijf; magnetische velden en de rotatie van het zwarte gat (Blandford–Znajek-achtige mechanismen) spelen een rol bij het lanceren en collimateren van de jet.
- Versnelling van deeltjes: schokken en magnetische reconexie in de jet accelereren elektronen (en mogelijk hadronen) tot zeer hoge energieën, wat synchrotron- en inverse-Compton-emissie produceert.
- Astrofysische gevolgen: blazars zijn kandidaat-bronnen voor kosmische straling van hoge energie en zijn recentelijk ook in verband gebracht met neutrino-emissies in enkele gevallen.
Waarnemingen en bekende voorbeelden
- Blazars worden bestudeerd met krachtige instrumenten over het hele spectrum: radiotelescopen (VLBI voor hoge-resolutiebeelden van jets), optische telescoopen, röntgen- en gammasatellieten en neutrino-detectoren.
- Voorbeelden van bekende blazars zijn BL Lacertae zelf, 3C 279 en PKS 2155−304. Een opvallende recente vondst is de associatie van de blazar TXS 0506+056 met een hoogenergetisch neutrino, wat blazars tot interessante multimessenger-bronnen maakt.
- Het nabijgelegen radio-stelsel M87 bevat een zeer massief centraal zwart gat (metingen met de Event Horizon Telescope en andere waarnemingen bepalen een massa van orde enkele miljard zonsmassa's). M87 heeft een krachtige jet, maar omdat die jet niet richting de aarde is uitgelijnd, wordt M87 meestal geclassificeerd als een radiogalaxie en niet als een typische blazar.
Waarom blazars belangrijk zijn
- Ze bieden een natuurlijk laboratorium voor extreem-relativistische en magnetohydrodynamische processen bij hoge energieën.
- Multigolflengte- en multimessenger-waarnemingen van blazars helpen bij het begrijpen van de oorsprong van kosmische straling en neutrinos.
- Door variabiliteit en snelle veranderingen kunnen blazars gebruikt worden om ruimtetijd- en accretieprocessen rond superzware zwarte gaten te testen.
Samengevat zijn blazars zeer energierijke, richtinggevoelige AGN waarin relativistische jets vrijwel in onze richting wijzen; ze vertonen snelle variabiliteit, polarisatie en breedband-emissie en blijven cruciaal voor het bestuderen van extreme astrofysische fysica.
Deze foto van de Hubble-ruimtetelescoop toont de straal van materie die met bijna-lichtsnelheid uit M87 wordt geslingerd, terwijl hij zich uitstrekt tot 1,5 kpc (5 kly) van de galactische kern
Vragen en antwoorden
V: Wat is een blazar?
A: Een blazar is een zeer compacte quasar met een superzwaar zwart gat in het centrum van een actief, reusachtig elliptisch sterrenstelsel dat tot de meest energetische verschijnselen in het heelal behoort.
V: Wat is een actieve galactische kern (AGN)?
A: Een actieve galactische kern (AGN) is een gebied in het centrum van een melkwegstelsel dat een veel grotere helderheid heeft dan normaal over een deel of het gehele elektromagnetische spectrum.
V: Wat is het verschil tussen een blazar en andere actieve sterrenstelsels die AGN herbergen?
A: Blazars behoren tot een groep van actieve sterrenstelsels die AGN herbergen, maar zij hebben een relativistische straal die in de algemene richting van de aarde wijst, waardoor zij gemakkelijker kunnen worden waargenomen.
V: Wie heeft de term "blazar" bedacht?
A: De term "blazar" is in 1978 bedacht door astronoom Edward Spiegel.
V: Waarom hebben veel blazars duidelijke superluminale kenmerken binnen de eerste paar parsecs van hun straal?
A: Veel blazars hebben duidelijke superluminale kenmerken binnen de eerste paar parsecs van hun straal, waarschijnlijk als gevolg van relativistische schokfronten.
V: Wat is de brandstof voor de blazar in het centrum van sterrenstelsel M87?
A: De blazar in het centrum van sterrenstelsel M87 wordt gevoed door een zwart gat met een massa van ongeveer drie miljard zonsmassa's binnen tien lichtjaar van het centrum van het sterrenstelsel.
V: Waarom zijn blazars een belangrijk onderwerp in de sterrenkunde?
A: Blazars behoren tot de energiekste verschijnselen in het heelal en zijn een belangrijk onderwerp in de sterrenkunde omdat ze inzicht geven in hoogenergetische astrofysische processen en de evolutie van sterrenstelsels.
Zoek in de encyclopedie