ジェット形成機構と粒子加速 機構 最近の話題 ２０１２年９月６－７日 国立天文台 「巨大ブラックホールからの噴出流」研究会 高原文郎 ( 阪大理宇宙地球 )
Outline 1. 標準的描像 2. ジェット形成の理論 基本的問題 最近の進展 中性子シナリオ 3. 粒子加速理論 衝撃波加速シナリオの観測的問題 二次加速
標準的描像
Model fitting KTK 2002 Blazar sequence Fossati et al. 1998
Internal Shock Scenario Γ ＋ δΓ Γ － δΓ
Abdo et al. (2010) ΔΓ=1.03 ΔΓ=0.90
sub pc pc Nalewajko 2012
ジェット形成機構 1. 理論の基本的目標 バルク加速、運動学的光度、コリメーション 2. 基本的問題 小部分へのエネルギー集中 3. 加速機構 輻射加速、ファイアボール、 MHD 加速、 EM 加速 4. 中性子シナリオ 5. 今後の研究方向
理論の基本的目標
基本的問題
加速機構の諸問題（１）
加速機構の諸問題（２）
Collimation と Current Closure Ω ⊖ ⊖⊖ ⊖ Ω ⊖ ⊖ ⊕ ⊕ 電場は斥力的 J p <0 B t <0 ローレンツ力は収束効 果 電場は発散効果 Poynting flux は外向き 電場は引力的 J p ( )0 B t ( )0 Poynting flux が 外向きであるための 電場構造 B E
相対論的ＭＨＤシミュレーショ ン バルク加速の成功例 Mckinney – 真空極領域への質量注入を手で与える Komissarov – 外圧 ( 境界の磁力線形状 ) を手で与える 希薄波の特殊相対論的効果 質量注入と外圧とがバルク加速を決める 質量注入と外圧とがバルク加速を決める
Komissarov, Barkov, Vlahakis & Konigl (2007) M.N. 380, 51
定常軸対称 MHD 流 磁力線方向の力学 電磁流体力学条件 粒子数保存 エネルギー保存 角運動量保存 状態方程式, p, n の間の関係式 エントロピー保存 B p () を与えれば振舞いが決まる （結果が G-S 方程式を満たせば OK)
加速が有効であるための条件
中性子シナリオ Toma & Takahara 2012: Ap.J.754, 148
f_th: accretion efficiency f_a: acceleration efficiency f_n: neutron conversion efficiency
結果と展望
粒子加速機構
Recent blazar observations objects with extremely hard TeV spectra 0229 and few others: absence of cooling population FSRQ TeV emission : recollimation shock beyond BLR ? large spectral break at GeV: not a simple cooling break X-ray spectral features log-parabolic, broken power law, exponential cutoff,,, time variation of Mrk421
1ES extreme hard TeV emitter
Massaro & company log-parabolic spectra X-ray spectral shape of HBLs stochastic + systematic acceleration
Mrk421 Ushio et al. (2009) Flare Component : broken power law Steady Component: power law with an exp. cutoff
Suggestions for stochastic acceleration
Stawarz & Petrosian q=2 hard sphere q=5/3 Kolmogorov q=3/2 Kraichnan q=1 Bohm
Stawarz & Petrosian
Stawarz & Petrosian Relativistic Maxwellian-like
Stawarz & Petrosian Hard sphere classical+ pile-up
Stawarz & Petrosian Bohm momentum diffusion dominated + pile-up or escape limited
characteristics of Fermi 2 acceleration
課題