🔭 GammaLab

Un blazar è un nucleo galattico attivo (AGN, Active Galactic Nucleus) caratterizzato da un getto relativistico – un fascio di materia ionizzata che viaggia quasi alla velocità della luce – orientato quasi direttamente verso l'osservatore.

Il beaming relativistico della radiazione elettromagnetica emessa dal getto rende i blazar molto più luminosi di quanto apparirebbero se il getto fosse orientato in un'altra direzione. I blazar sono potenti sorgenti di emissione su tutto lo spettro elettromagnetico e sono osservati come sorgenti di fotoni gamma ad alta energia.

I blazar sono sorgenti altamente variabili, che mostrano fluttuazioni rapide e drammatiche nella luminosità su scale temporali brevi (ore o giorni). Alcuni getti di blazar sembrano esibire moto superluminale, un'altra conseguenza del materiale nel getto che viaggia verso l'osservatore a velocità prossime a quella della luce.

I blazar, come tutti i nuclei galattici attivi (AGN), sono alimentati da materia che cade in un buco nero supermassiccio nel nucleo della galassia ospite.

⚫ Il Nucleo Centrale

Gas, polvere e occasionalmente stelle vengono catturati e spiraleggiano verso questo buco nero centrale, creando un disco di accrescimento caldo che genera enormi quantità di energia sotto forma di fotoni, elettroni, positroni e altre particelle elementari. Questa regione è relativamente piccola, circa 10⁻³ parsec di dimensione.

🌪️ Il Toroide Opaco

Esiste un toroide opaco più grande che si estende per diversi parsec dal buco nero, contenente gas caldo con regioni incorporate di densità maggiore. Queste "nubi" possono assorbire e riemettere energia dalle regioni più vicine al buco nero.

🚀 I Getti Relativistici

Perpendicolarmente al disco di accrescimento, una coppia di getti relativistici trasporta plasma altamente energetico lontano dall'AGN. Il getto è collimato da una combinazione di intensi campi magnetici e potenti venti provenienti dal disco di accrescimento e dal toroide.

All'interno del getto, fotoni e particelle ad alta energia interagiscono tra loro e con il forte campo magnetico. Questi getti relativistici possono estendersi fino a molte decine di kiloparsec dal buco nero centrale.

L'emissione osservata da un blazar è enormemente amplificata dagli effetti relativistici nel getto, un processo chiamato beaming relativistico.

⚡ Velocità del Getto

La velocità di bulk del plasma che costituisce il getto può raggiungere il 99.5% della velocità della luce, anche se le particelle individuali si muovono a velocità ancora maggiori in varie direzioni.

💫 Amplificazione della Luminosità

Ad esempio, consideriamo un getto con un angolo rispetto alla linea di vista θ = 5° e una velocità del 99.9% della velocità della luce. La luminosità osservata dalla Terra è 70 volte maggiore della luminosità emessa nel sistema di riferimento del getto.

Tuttavia, se θ è al valore minimo di 0°, il getto apparirà 600 volte più luminoso dalla Terra!

🌌 "Favoritism Doppler"

Una conseguenza ulteriore è che, a causa del "favoritism Doppler", una popolazione di AGN intrinsecamente identici distribuiti nello spazio con orientazioni casuali dei getti apparirà come una popolazione molto eterogenea sulla Terra.

I pochi oggetti dove θ è piccolo avranno un getto molto luminoso, mentre il resto avrà apparentemente getti considerevolmente più deboli.

Alcuni getti di blazar mostrano un fenomeno affascinante: componenti del getto che sembrano muoversi a velocità apparentemente superiori alla velocità della luce.

Questo moto superluminale è un effetto prospettico causato dal materiale nel getto che viaggia verso l'osservatore a velocità prossime a quella della luce. Non viola la relatività speciale – è solo un'illusione ottica dovuta alla geometria della situazione.

📐 Come Funziona

Quando un blob di plasma nel getto si muove quasi direttamente verso di noi a velocità relativistica, i fotoni emessi successivamente devono percorrere una distanza leggermente più corta per raggiungerci. Questo comprime l'intervallo di tempo apparente tra le emissioni, facendo sembrare il blob più veloce di quanto sia realmente.