[论文解读] The Galactic Center radio jet

H. Falcke, K. Mannheim+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 24, 1993

Astrophysical Phenomena and Observations被引用 3

一句话总结

本文提出了一种类Blandford & Königl的喷流模型，结合吸积盘，以解释银河系中心致密源Sgr A*的射电与近红外辐射。利用通量和尺寸的观测约束，该模型确认了吸积率的下限（Ñ.M > 10^-8.5 M⊙/yr），并表明喷流功率与盘面亮度相当，从而解释了在低吸积率系统中亚毫米波过剩及非热红外辐射缺失的现象。

ABSTRACT

Recent observations of the radio and NIR source Sgr A* reinforce the interpretation of the Galactic Center as a scaled down version of an AGN. The discovery of an elongated structure at 43 GHz and increasing evidence for the presence of an accretion disk surrounding a Black Hole lead us to assume that both, an accretion disk and a jet, are present in the Galactic Center and are physically linked. We model the radio emission of Sgr A* successfully with a Blandford & K"onigl type jet and analyze the energetics of the coupled jet-disk system in Sgr A* where jet and disk are parametrized in terms of the accretion power. With this method we are able to confirm independently the lower limit of the Sgr A* accretion rate \dot M >> 10^-8.5 M_sun found previously. Moreover, using the limits imposed by observational data, we show that within such a jet-disk model, the total jet power Q_jet is of comparable order as the radiated disk luminosity L_disk. A jet model together with the assumption of an 10^6 M_sun Black Hole also qualitatively explains the submm excess and the lack of non-thermal IR radiation. The small size of the visible part of the jet (< 1 mas) is due to the low accretion rate of Sgr A*. <<>>

研究动机与目标

• 解释Sgr A*的射电与近红外辐射源自与黑洞相连的喷流-盘系统。
• 利用喷流辐射建模与观测约束，确定Sgr A*的吸积率。
• 评估喷流-盘系统的能量学，特别是喷流功率与盘面亮度之间的关系。
• 解释Sgr A*中观测到的亚毫米波过剩及非热红外辐射缺失的原因。
• 理解在低吸积率背景下，喷流可见尺寸（<1 mas）的物理成因。

提出的方法

• 使用与吸积功率相关的参数，对Sgr A*的射电辐射进行类Blandford & Königl的相对论性喷流建模。
• 以吸积辐射亮度为基准，参数化喷流与吸积盘，以关联其能量学。
• 应用通量密度与角直径（小于1 mas）的观测约束，以限制模型参数。
• 利用43 GHz VLBI观测中拉长结构的特征，推断喷流的性质与取向。
• 将预测的喷流亮度与观测到的盘面亮度进行比较，以评估能量预算。
• 评估模型再现亚毫米波过剩及非热红外辐射缺失的能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 喷流-盘模型能否解释Sgr A*观测到的射电与近红外辐射？
• RQ2 基于喷流辐射与观测约束，Sgr A*的吸积率下限是多少？
• RQ3 Sgr A*系统中喷流功率与辐射盘面亮度相比如何？
• RQ4 为何Sgr A*中存在亚毫米波过剩且无明显非热红外辐射？
• RQ5 何种物理机制可解释Sgr A*中喷流可见尺寸的紧凑性？

主要发现

• 该模型成功利用类Blandford & Königl的喷流再现了Sgr A*的观测射电辐射。
• 吸积率被约束在每年超过10^-8.5 M⊙，与先前独立估计一致。
• 喷流功率（Q_jet）与辐射盘面亮度（L_disk）量级相当，表明能量预算平衡。
• 可见喷流的角尺寸较小（<1 mas）可由低吸积率解释，因其抑制了喷流的亮度与延伸范围。
• 该模型定性上解释了Sgr A*的亚毫米波过剩及非热红外辐射缺失。
• 假设黑洞质量为10^6 M⊙，与观测到的喷流与盘面能量学一致。