우주학 퀘이사 준항성체 2 & 전파은하

우주학 퀘이사 준항성체 2

 

 

퀘이사는 1979년 아인슈타인의 상대성이론에 의해 예측된 중력 렌즈 효과 때문에 멀리 있는 퀘이사가 여러개로 보이는 현상이 이중 퀘이사인 0957+561에서 처음으로 발견되었다. 1980년대에는 여러가지 활동은하핵들의 다양한 특성들을 설명하기 위한 활동은하핵의 통합이론이 제시되었다.

이 이론에 따르면, 모흔 활동은하핵들은 비슷한 구조를 가지고 있지만 이를 관측자가 어떤 방향에서 보느냐에 따라 블레이져나 전파은하 같은 여러 종류의 활동은하들로 분류된다.

 

 

 

1.하늘 좌표계에서의 역할

 

퀘이사들은 지구에서부터 아주 멀리 떨어져 있고 각 크기가 매우 작기 때문에 하늘에서의 좌표계를 결정할 때 기준점으로 쓰인다.

국제 천구 좌표계는 우리 은하 바깥의 수백개의 전파원들의 정확한 위치를바탕으로 만들어진 천구 좌표계이다. 지구와 태양계의 움직임 또는 별들이나 은하들의 자체의 운동 때문에 지구에서 볼떄 가까이 있는 별들이나 은하들은 수년, 수십년에 걸쳐 상대적으로 움직이는 것처럼 보이지만 퀘이사는 지구에서 아주 멀리떨어져 있기 때문에 현재 기술로는 측정이 불가능할 만큼 움직이지 않는 것처럼 보인다.

또한, 퀘이사의 각 크기는 매우 작으므로 초장기선 간섭 관측법을 이용하면 하늘애서의 위치를 약 0.001초의 정확도로 측정할 수 있기 때문에 천구 좌표계의 기준점으로 쓰이고 있다.

 

2.여러 퀘이사들

 

아이슈타인 십자가로 불리는 다중 이미지 퀘이사.

상대성이론의 중력 렌즈 효과 때문에 멀리 떨어져 있는 퀘이사가 가운데의 은하 때문에 네 개인 것처럼 보인다.

 

퀘이사는 흔하지 않기 때문에 현재까지 알려진 밝은 퀘이사들 사이의 하늘에서의 각 거리는 대략 1도 정도이다.그런데 매우 드물게 두개 이상의 퀘이사가 가까이 존재하는 경우가 있는데, 천문학자들은 이러한 퀘이사 쌍을 연구함으로써 우주의 구조나 퀘이사 또는 연관된 천체등의 특성을 알아내는 중요한 도구로 삼고 있다.

 

다중 이미지 퀘이사는 아주 멀리 떨어져 있는 하나의 퀘이사가 중간의 무거운 은하에 의해 빛이 여러 갈래로 휘어져서 여러 개로 보이는 경우이다. 이러한 중력 렌즈에 의한 다중 이미지 퀘이사는 1979년 Q0957+561에서 처음으로 발견되었다.

 

다중 이미지 퀘이사 같이 허상이 아니라, 실제 여러 퀘이사들 사이의 물리적 거리가 가까운 퀘이사 쌍들도 존재한다. 현재까지 이러한 퀭;사 쌍들은 수십게 정도 알려져 있다. 반면 세개의 퀘이사 쌍은 극히 드문데, 2013년까지 이러한 삼중 퀘이사 쌍은 단 두개만 알려져있다.

 

두 퀘이사의 거리가 매우 가까워서 퀘이사들 또는 퀘이사의 모은하들이 실제로 병합되거나 상호작용을 하는 쌍 퀘이사 또는 쌍 블랙홀도 발견되었다.

 

 

3.전파 은하

 

1974년 패너로프와 라일리에의해 두 유형으로 세분화 되었는데, 패너로프 라일리분류와 패너로프 라일리 분류 2형이 그것이다. 두 유형의 차이는 원래 거대한 규모의 전파방출 형태에 기반한것이다. FRI 전파원은 중심부 쪽이 가장밝은데 비해 FRII 전파원은 가장자리 부분에서 가장 밝다. 패너로프와 라일리는 두 유형 사이의 상당히 뚜렷한 광도 차이를 관측했다. FRI는 광도가 낮으며 FRII는 광도가 높다. 더 상세한 전파 관측으로 형태는 전파원에서의 에너지 수송 방식을 반영하는 것으로 밝혀졌다.

 

FRI 천체는 일반적으로 중심부에 밝은 제트를 가지고 있는데 비해 FRII 전체는 페트가 희미하지만 전파엽의 양 끝에 밝은 열점을 가지고 있다. FRII 전체는 전파엽 끝부분에 에너지를 효율적으로 수송할 수 있는 것ㅇ로 보인다. 반면에 FRI 전체의 분사출은 분출되는 동안 상당한 양의 에너지가 복사로 방출된다는 점에서 비효율적으로 보인다.

 

더 상세히 말하면, FRI/FRII 분류는 FRI/FRII 전이가더 무거운 은하에서 높은광고도 나타난다는 점에서 숙주은하의 환경에 달려있다. FRI 제트는 전파 방출이 최대인영역에서 감속중인 것으로 밝혀졌는데 그래서 FRI/FRII 전이가 제트/분사출이 성간물질과의 상호작용에 의한 준상대론적인 속도로의 감속 없이 숙주은하를 통해 퍼져나갈 수 있는지 없는지를 반영하는 것처럼 보인다. 상대론적 분사출 효과의 분석으로부터 FRII전파원의 제트는 전파엽의 끝부분까지 상대론적 속도를 유지하는 것으로 밝혀졌다. 주로 FRII전파원에서 원의 끈부분에서 멈추면서 발생하는 충격의 가시적 징후로 받아들여진다. 그리고 이들의 분광에너지 분포는 일피한다. 종종 다중 열점이 보이는데 충격 이후 계속되는 흐름이거나 제트의 종점의 이동 둘 중 하나를 반영한다. 전반적인 열점 영역은 때때로 복합열점이라 불리기도 한다.

 

 

 

4.전파구조

 

FRII 전파 3C98에서 나타나는 거대한 규모의 전파구조의 의색사진,전파엽, 제트와 열점이 해당 부분에 각각 이름 붙여졌다.

전파은하와 그보다 작은 강전파 퀘이사는 전파지도에서 폭넓은 범위의 구조를 보여준다.

가장 흔한 거대한 규모의 구조는 전파엽이라불린다. 이러한 구조는 보통 꽤대칭적인 쌍으로, 활동은하핵의 양쪽에 위치해 있는 거의 타원체 구조이다. 극소수의 낮은 광도의 전파원에서는 보통 그보다 훨씬 더 길게 늘어난 전파플룸으로 알려진 구조가 나타난다. 일부 전파은하는 하나 또는 둘의 길고 좁으며 은하핵에서 나와 곧자 전파엽으로향하는 제트라고 알려진 구조를 보여준다.

 

1970년에 가장 폭넓게 받아들여지는 모형은 전파엽 또는 전파플룸이 활동은하핵 가까이에서 나오는 고에너지 입자와 자기장의 방출기둥에 의해 동력을 얻는다는 것이다.

 

제트는 이 방출기둥의 가시적 모습으로여겨지고 있다.

그리고 종종 제트라는 단어는 관축 가능한 모습과 근본적인 흐룸 둘 다를  지칭하기도 한다.

 

 

5.방출과정

 

강전파활동은하에서의 전파 방출은 매우 매끄럽고 넓은대역의 특징과 강한 편광으로부터 추론된 싱크로트론 방출이다. 이는 강전파 방출이 적어도 상대론적 속도의 전자와 자기장을 포함하는 플라스마에서 비롯된 것임을 암시한다. 싱크로트론 복사의 방출으로부터 직접적인 구성 입자를 밝히는 방법은 없다. 또 관측으로부터 입자와 자기장의 에너지 밀도를 측정할 방법도 없다. 같은 싱크로트론 복사율은 소수의 전자와 강력한 자기장, 또는 약한 자기장과 많은 저자, 아니면 그 중간 정도에 의한 결과물이기 때문이다.

복사율이 주어진 영역이 가질 수 있는 최소에너지 밀도인 최소 에너지 조건을 밝혀내는 것은 가능하다. 그러나 수년간 어디어나 최소 에너지 가까이의 진짜 에너지라고 여길만한 특별한 이유가 없었다.

 

싱크로트론 방출의 자매과정은 상대론적 전자가 주변 광자와 상호작용하여 높은 에너지로 톰슨 산란시키는 역콤프턴 과정이다. 강전파 방출원으로부터의 역콤프턴 방출은 x-선에서 특히 중요하게 발생한다. 그리고 방출이 전자 밀도에만 의존하기 때문에 역콤프턴 산란의 관측은 어느정도 보형에 의존한 입자와 자기장의 에너지 밀도의 추정을 할 수 있게 해준다. 이는 다양한 강력학 방출원이 실제로 최소 에너지 조건에 꽤 가까이 있다는 것에 대한 논증으로 이용되어 왔다.