相対論的ジェット
高原文郎(阪大理阪大理)
阪大理
Ｄｅｃ.2７
Ｄｅｃ ７ ２００５理論懇シンポ基研)
理論懇シンポ (基研基研• ＢＨ天体
ＢＨ天体に天体に普遍的– ＧＲＢ– ＡＧＮ（電波銀河ＡＧＮ（電波銀河）
電波銀河）– ＡＧＮ（セイファートＡＧＮ（セイファート）セイファート）

超相対論的
相対論的
非相対論的

– マイクロクェーサー

準相対論的• アクリションとのアクリションとの相関との相関– エネルギー源
エネルギー源は重力– 光学的に光学的に薄い高温プラズマ
高温プラズマにプラズマに起源

Fender & Belloni (2004)
1915+105

Willott et al 1999
Lphot vs LradioＡＧＮの相対論的ジェット• モデル– 相対論的ビーミング
相対論的ビーミング– Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ＋Ｃｏｍｐｔｏｎ（SSC+External)
Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ＋Ｃｏｍｐｔｏｎ（– 内部衝撃波
内部衝撃波＋＋外部衝撃波
ＧＲＢとのＧＲＢとの対応との対応

Blazar ⇔ Prompt
Cocoon ⇔ Afterglow• 物理的性質– Γ〜１０－１０－３０– Particle Dominated ( Urel 〜 (5(5-50)Umag )– 組成 （ e/p or e± )– フレアのフレアの成因 （Γの時間変動に時間変動にスケーリング）
スケーリング）d⋍Γ2 R0

AD

BH

R0R0

Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｓｈｏｃｋ Ｍｏｄｅｌ
Rapid Shell

Slow Shell

432

ReverseShock

Contact
Discontinuity

1Forward
ShockＭｒｋ４２１
Ｍｒｋ４２１ １９９８Ａｐｒｉｌ
１９９８Ａｐｒｉｌ
Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ １９９８

Correlation with Γ• d ∝Γ2
フレアはよりフレアはより遠方はより遠方で遠方で起こる
• δ∝Γ
• Ｒ∝Γ
Δtobｓ
変化せず
obｓは変化せず• Ｂ∝Γ－２• γmax∝Γ• γbr∝B-2R-1∝Γ3• νsyn,max,ob∝Bγmax2δ∝Γ• νsyn,br,ob∝Bγbr2δ∝Γ5• νCom,max,ob∝γmaxδ∝Γ2• uB∝Γ-4
LPoy∝Γ2 (Rj∝Γ2)• ue∝Γ-4
Lkin∝Γ2 (Rj∝Γ2)Lsyn,ob∝Γ2 (s=2)• usyn∝Γ-4• ussc∝Γ-4
LＳＳＣ,ob∝Γ2 (s=2)• uext ∝Γ2d-2∝Γ-2ｆ＝Γ /Γ :single controlling parameter
• ｆ＝Γ
ｆ ｑ

Ｍｒｋ４２１
Ｍｒｋ４２１ Iwashimizu (MasterThesis 2002)３Ｃ２７９ Kusunose, Takahara & Kato(2003) Ap.J. 592, L5

組成問題• 運動学的光度からの運動学的光度からの制限からの制限（制限（e.g. Hirotani )• 電波の電波の偏光度（偏光度（e.g. Wardle)• 衝撃波力学と衝撃波力学と輻射との輻射との整合性との整合性（整合性（Kino & F.T.)
いずれも電子陽電子対優勢
いずれも電子陽電子対優勢を
電子陽電子対優勢を示唆• Bulk Compton 問題（問題（Sikora)– 外部光子の外部光子のバルクコンプトンによるバルクコンプトンによるジェットによるジェットのジェットの減速– 軟Ｘ線（Blazar),赤外線赤外線（に強い成分
赤外線（kpc scale)にこれらが観測
これらが観測されないことは観測されないことは慣性されないことは慣性として慣性として陽子成分優勢として陽子成分優勢を示唆

ＰＫＳ０６３７
ＰＫＳ０６３７－
０６３７－７５２
Utiyama et al.
Ap.J.L. 631, L113

形成機構：形成機構：光学的に光学的に薄い高温の高温のアクリシションプラズマにアクリシションプラズマに起源

解放された
解放されたエネルギー
されたエネルギーをごくエネルギーをごく一部をごく一部の一部の物質に物質に集中さ集中させる
表層物質：
表層物質： 多くの場合脱出速度程度
くの場合脱出速度程度
電子陽電子対プラズマ
電子陽電子対プラズマ：
プラズマ： 相対論的速度の相対論的速度の可能性

Ｗｉｅｎ Ｆｉｒｅｂａｌｌ
Iwamoto & Takahara(2002) Ap.J.565,163 (2004)Ap.J.601,78

浅野講演• Wien equilibrium at relativistic temperature
θ0 with Thomson thickness τ0• L/L
L/Ledd=72(R0/Rg)(me/mp)Γ03θ0τ0=0.144τ
=0.144τ0θ0• Γ∞ ＝４θ０
• Ｌｋｉｎ＝（２３）Ｌ＝（２/３• Annihilation problem is avoided becauseof relativistic photospheric temperature• Radiation drag problem is avoided
because radiation field is also
relativistically beamed• Strong MeV emission from thephotosphere is predictedＳｕｍｍａｒｙ• Ｓｕｃｃｅｓｓｅｓ– Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｓｈｏｃｋ Ｓｃｅｎａｒｉｏ– Ｌｅｐｔｏｎｉｃ Ｓｃｅｎａｒｉｏ （Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ＆Cｏｍｐｔｏｎ：ｏｍｐｔｏｎ： Ｏｎｅ－Ｚｏｎｅ Ｍｏｄｅｌ）– Γ as the unique controlling parameter for
flare events– Thermal acceleration (Wien fireball) as apromising jet formation mechanism• Problems & Prospects– Beyond one–zone model• Seed photons for Compton scattering• Connection with VLBI jets （Ｓｐｉｎｅ－Ｓｈｅａｔｈ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．．
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．．）
．．）
• ….

– Missing Emission Components• MeV emssion (residual fireball, bremsstrahlung of thermal
shocked plasma)• Sub-TeV emission (electron spectra, pair absorption against
IR background)• Sub-MeV emission (low energy cutoff, amount of thermalpairs)• …..

– Composition Determination (Normal plasma or
Pair Dominated?)赤外線背景放射への制限
Tev Blazars• Mrk421
z=0.031• Mrk501z=0.034• 1ES2344+514 z=0.044• 1ES1959+650 z=0.047• PKS2005-489 z=0.071• PKS2155-304 z=0.117• H1426+428
z=0.129• H2356-309
z=0.165• 1ES1101-232
z=0.186

Pair Absorption• γ+γ→γ→e
γ→ + + e• Eth=me2c4/E=0.25(TeV/E)eV• 観測結果– A few TeVまで
までHardSpectrumまで– Sourceではではdiverging？
？
TeV Crisis
では• 解釈– 異常な異常な電子スペクトル
電子スペクトル（スペクトル（Pile up)– CIB強度
強度がでほ強度が非常に非常に低い （Number Countでほぼ尽くされている）
くされている）

Hauser & Dwek ARAA 2001

Kato, Kusunose & Takahara
Ap.J accepted 2005

ＨＥＳＳ（Kato, Kusunose & Takahara 2005
Observed Frame
Source FrameH1426+428 best fit• B=0.1G• Γ=20• R=1016cm• γmax=107• ue/umag=188– Mrk421などよりなどより１などより１桁大きい
桁大きい• 赤外線背景放射は赤外線背景放射は低強度（低強度（ほぼ銀河計数ほぼ銀河計数で銀河計数で与えられるものと一致れるものと一致）一致）である。
である。
• 強い赤外線背景放射を赤外線背景放射を予言する
予言する宇宙論する宇宙論シナリオ
宇宙論シナリオはシナリオは否定される
否定される