活动星系核与类星体
相对论性集束
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想象一台向四面八方均匀洒水的草坪喷头。现在设想喷头本身以近光速向前飞奔:从前方看,水花仿佛挤成朝你猛冲的一道激流;从后方看,则仿佛几乎停住。喷流的光也是这样。当光源以近光速朝你运动时,它的辐射被向前挤压并放大。这种放大就是相对论性集束。
当物质以譬如 99% 光速朝我们运动时,集束有三种效应协同作用。光被聚拢进沿运动方向的一个窄锥里(所以对准我们的喷流看起来远比背离我们的喷流亮);它的频率被多普勒移向更高能量;事件的计时也显得被加快。三者合在一起,能把一道迎面而来的喷流的表观亮度抬高数百乃至数千倍,而一道远去的喷流则被压暗到几乎看不见——这正是为什么尽管 AGN 两道相反的喷流都被喷出,我们通常只看到其中一道。
相对论性集束正是耀变体如此惊人地明亮、多变的原因:一道正对我们的喷流,每一次闪烁都被放大、被时间压缩。它也解释了单侧喷流这个由来已久的谜。关键的诚实之处:集束并不会让喷流真的更强劲;它只是让一道迎面而来的喷流在我们看来远比实际亮,让一道远去的喷流看来远比实际暗。这是一种植根于狭义相对论的感知效应,而非额外的能量。
在 M87 的喷流中,朝我们运动的一侧明亮耀眼,而方向相反的对喷流几乎探测不到。两道喷流携带的能量相近;集束只是把迎面而来的那道增亮、把远去的那道压暗——这是相对论性集束作用的直接呈现。
近光速运动把喷流的光向前挤压,让对准我们的那道变亮。
集束改变的是喷流看起来有多亮,而不是它实际有多强。同一道本征喷流,可以看起来耀眼夺目(对准我们,如耀变体),也可以看起来微弱(背离我们),所以单凭表观亮度,会严重误判喷流真正的能量。
又称
另见