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基于事件视界望远镜数据推导M87喷流底部的磁化度:检验磁驱动喷流范式

高能天体物理现象 2015-06-23 v1

摘要

我们利用Doeleman等人获得的事件视界望远镜(EHT)在230 GHz的观测数据,探讨了M87喷流底部的磁化度。通过使用Kino等人的方法,我们推导了EHT探测到的致密区域(EHT区域)内磁场(UBU_{B})以及电子和正电子(U±U_{\pm})的能量密度,该区域的半高全宽尺寸为40 μas40~{\rm \mu as}。首先,我们假设EHT区域内存在同步自吸收(SSA)的光学厚区域。然后,我们发现SSA厚区域不应过大,以免在EHT区域产生过多的坡印廷功率。SSA厚区域的角度大小和磁场强度的允许范围分别为21 μasθthick26.3 μas21~{\rm \mu as} \le \theta_{\rm thick}\le 26.3~{\rm \mu as}50 GBtot124 G50~{\rm G}\le B_{\rm tot}\le 124~{\rm G}。相应地,在这种情况下实现了UBU±U_{B}\gg U_{\pm}。我们进一步利用Kuo等人获得的230 GHz法拉第旋转测量(RMRM)检验了等离子体的组成和质子的能量密度。然后,我们发现UBU±+UpU_{B}\gg U_{\pm}+U_{p}在SSA厚区域仍然成立。其次,我们检验了EHT区域完全SSA薄的情况。我们发现,除非质子是相对论的,否则UBU±U_{B}\gg U_{\pm}仍然成立。因此,我们得出结论:在接近ISCO尺度的能量学方面,M87的磁驱动喷流情景是可行的,除非EHT区域完全SSA薄且由相对论性质子主导。

关键词

引用

@article{arxiv.1502.03900,
  title  = {Magnetization degree at the jet base of M87 derived from the event horizon telescope data: Testing magnetically driven jet paradigm},
  author = {M. Kino and F. Takahara and K. Hada and K. Akiyama and H. Nagai and B. W. Sohn},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1502.03900},
  year   = {2015}
}

备注

14 pages, 5 figures, 3 tables, accepted for publication in ApJ