ブランフォード・ズナイェク過程
相対論的ジェットを伴う活動銀河核。

ブランドフォード・ズナイエク過程は、回転するブラックホールからエネルギーを抽出するメカニズムであり、[ 1 ] [ 2 ] 1977年にロジャー・ブランドフォードとローマン・ズナイエクによって導入されました。 [ 3 ]このメカニズムは、回転する超大質量ブラックホールの周囲に天体ジェットが形成される仕組みを説明する最も好ましい説明です。これは、クエーサー、つまり急速に降着する超大質量ブラックホールにエネルギーを供給するメカニズムの1つです。 [ 4 ]一般的に、降着円盤のエネルギー出力は、エルゴスフェアを通じてブラックホールから直接抽出されるエネルギー出力よりも大幅に大きいことが実証されています。[ 5 ] [ 6 ]したがって、ブラックホールの周囲のポロイダル磁場の存在（または非存在）は、ブラックホール全体のエネルギー出力を決定づけるものではありません。また、このメカニズムはガンマ線バーストの中心的なエンジンとして重要な役割を果たしている可能性も示唆されています。[ 7 ]

メカニズムの物理学

クエーサーのジェットの周りの磁力線。

ペンローズ過程と同様に、エルゴ球はブランドフォード・ズナイエク過程においても重要な役割を果たす。ブラックホールからエネルギーと角運動量を取り出すためには、ブラックホール周囲の電磁場を磁気圏電流によって変化させなければならない。このような電流を駆動するためには電場が遮蔽されてはならないため、遠方の発生源によってエルゴ球内に生成される真空場には遮蔽されていない成分がなければならない。これを実現する最も好ましい方法は、強い電場と放射場における電子対カスケードである。[ 8 ]エルゴ球が内部の磁気圏を回転させると、外向きの角運動量の束がブラックホールからエネルギーを取り出すことになる。

ブランドフォード・ズナイェク過程には、回転するブラックホールの周囲に強力なポロイダル磁場を持つ降着円盤が必要です。この磁場はスピンエネルギーを抽出し、そのエネルギーは光速におけるエネルギー密度×面積として推定できます。

P＝B2（rrc）4rcc＝B2r4ω2c、{\displaystyle P=B^{2}\left({\frac {r}{r_{c}}}\right)^{4}r_{c}c={\frac {B^{2}r^{4}\omega ^{2}}{c}},}

ここでBは磁場の強度、はシュワルツシルト半径、ωは角速度である。[ 4 ]rc{\displaystyle r_{c}}

参照

  • ペンローズ過程、ブラックホールからエネルギーを抽出するもう一つのメカニズム
  • ホーキング放射は、ブラックホールから質量、つまりエネルギーを抽出するもう一つのメカニズムである。
  • 天体ジェットは、いくつかのクエーサーの周囲に見られる、ブランフォード・ズナイエク過程やペンローズ過程によって生成される大きな構造である。

参考文献

  1. ^フロロフ、ヴァレリ・P.; ゼルニコフ、アンドレイ（2011）、ブラックホール物理学入門、オックスフォード：オックスフォード大学出版局、ISBN 978-0-19-969229-3、Zbl  1234.83001（第8.9章：外部磁場内のブラックホール）。
  2. ^ Lea, Robert (2019年1月31日). 「ブラックホールが相対論的ジェットに電力を供給する仕組み」 . Medium . 2020年9月10日閲覧。
  3. ^ Blandford, RD; Znajek, RL (1977-07-01). 「カーブラックホールからのエネルギーの電磁抽出」 . Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 179 (3): 433– 456. arXiv : astro-ph/0506302 . Bibcode : 1977MNRAS.179..433B . doi : 10.1093/mnras/179.3.433 . ISSN 0035-8711 . 
  4. ^ a b Frank, Juhan; King, Andrew; Raine, Derek J. (2002年2月). Accretion Power in Astrophysics (Third ed.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. Bibcode : 2002apa..book.....F . ISBN 0521620538。
  5. ^ Livio, M.; Ogilvie, GI; Pringle, JE (1999-02-01). 「ブラックホールからのエネルギー抽出：ブランドフォード・ズナジェク機構の相対的重要性」 .アストロフィジカル・ジャーナル. 512 (1): 100– 104. arXiv : astro-ph/9809093 . Bibcode : 1999ApJ...512..100L . doi : 10.1086/306777 .
  6. ^ McKinney, Jonathan C. (2005-09-01). 「降着円盤の存在下における全出力とジェット・ブランドフォード・ズナジェク出力」 .アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ. 630 (1): L5– L8. arXiv : astro-ph/0506367 . Bibcode : 2005ApJ...630L...5M . doi : 10.1086/468184 . S2CID 18743811 . 
  7. ^ Lee, HK; Wijers, RAMJ; Brown, GE (2000). 「ガンマ線バーストの中心エンジンとしてのブランドフォード・ズナジェク過程」 . Physics Reports . 325 (3): 83– 114. arXiv : astro-ph/9906213 . Bibcode : 2000PhR...325...83L . doi : 10.1016/S0370-1573(99)00084-8 . ISSN 0370-1573 . S2CID 7936182 .  
  8. ^ Camenzind, M.:「コンパクト天体天体物理学」(Springer 2007, ISBN 978-3-540-25770-7）、500、505ページ。

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