電噴流

根據幾個低光度射電星系中的射電噴流的觀測特性及內部物理條件，討論了相對論電子的再加速。假定加速機制為費米型，得到射電噴流內的加速係數為～10^-15秒^-1，從而可以較好地解釋噴流的射電亮度分佈和頻譜特性。進一步討論了磁流體力學湍流提供加速的可能性，並表明湍流的能譜指數應限制在窄的範圍內 (v～1.6--1.7)。 ^[1] 

無論在高光度源中 ( 3C273 ) 和低光度源中 ( 3C31和3C66B， M87 )，都可以出現光 學噴流，有的輻射還延伸到X一線。通常光學噴流的長度約幾個千秒差距。而在低光度射電星系中，光學噴流常只出現於靠近星系核的射電噴流的底部。 ^[1] 

一個特別令人注目的特點是，在所有已觀測到的光學噴流中，觀測到的投影磁場取向都是平行於噴流的軸線方向 (M87， 3C273， 3C31)，即使噴流軸線有振盪，磁場也隨着而改變方向。從這裏也可以推測，在像3C66B近核處的光學噴流中，磁場取向也可能遵從同一規律。 ^[1] 

在大光度射電星系中，一般射電噴流中磁場取向在整個長度上沿着噴流軸線方向( 4CT 74.17.1， 4C32.69， 3C273和3Cl29)；而在低光度源中，有的在整個長度上，磁場垂直於噴流方向( 3C449)，或者存在一個從平行磁場轉化到垂直磁場的過渡區，即在靠近星系核的幾千秒差距上，磁場平行於噴流方向，然後向外逐漸轉變為垂直磁場。這種例子如3C31，3C296，NGC315等。巨射電星系NGC6251在150千秒差距長度上磁場取向平行於噴流軸線方向，在這以外變成垂直磁場。 ^[1] 

在大光度和小光度射電星系中都觀測到單邊的噴流( 4CT74.17.1，3C273，B0844 十31，4C32·69，3C219 ，NGC6251和M87等 )，但雙邊噴流只出現於小光度的射電星系中( 3C449，NGC315，3C31，3C296等)。光學噴流總是單邊的。 ^[1] 

已經在幾個射電星系的噴流中觀測到大尺度的振盪現象，如NGC6251，M87，3C449和3C273，4CT74.17；振盪的幅度隨距離向外增大，振盪波長數約為2，在振盪末端噴流進人展源區域。振盪波數k及滿足ka~0.3--0.5（a為噴流 柱的半徑）；振盪特性似乎與觀測到的投影磁場取向沒有明顯的關係(如 NGC6251，M87和3C449 )。 ^[1] 

對於磁場平行於噴流方向的射電噴流(不論大光度還是小光度射電星系 )，射電噴流的張角一般都小於5^。(如 3C219，4C32.69，3C273，M87和NGC6251)。但對於磁場基本上垂直於軸向的射電噴流(主要是小光度射電源 ) ，其張角一般要大得多，達到7^。一15^。(如3C31，NGC315和3C449)。在這些射電噴流中，通常在靠近星系核處 ，膨脹突然發生，張角有時達到>20^。( 如NGC315 )。 ^[1] 

根據比較可靠的消偏振和法拉第旋轉的測量，測定出的射電噴流內部電子密度在10^-2一10^-5釐米^-3的範圍內 ，最低的電子密度出現於大光度射電星系的噴流中(如 3C273和3C219 )，而最高的電子密度出現於低光度射電星系的噴流中( 如3C31和3C449 )。看不出內部熱電子密度和其它物理特性之間的明顯關係。對於少數幾個射電噴流已估算過噴流內的流速vi( NGC6251，3C449等)，得到的流速在10³一10³ 公里秒^-1的量級，v_i/v_a～10(v_a為阿耳芬速度)。這種數值與這些射電噴流中出現開耳文一 亥姆霍茲不穩定性的條件大體一 致，雖然仍 然不清楚噴流中的振盪現象究竟是不穩定性引起的還是由於束的進動。 ^[1] 

根據M87中射電噴流的觀測特性和內部物理條件討論了光學一 射電節點的等離子團模型，假定在膨脹(絕熱 ) 耗損，費米型加速和同步輻射耗損三種效應聯合作用下，研究了它的頻譜的演化。得到費米型加速的加速係數為~10^-9秒^-1，以再加速光電子。並且表明，在節點的演化過程中頻譜斷折頻率發生在~5x10¹⁴Hz，並隨時間變化很慢，這與觀測事實相一致。 ^[2] 

關於M87中光學 一射電噴流的主要的觀測結果可從文獻中找到：de Vaucoleurs和Nieto。( 1979 )對光學噴 流的結構和節點直徑作了仔細測量Schmidt等( 1978 )對光學節點的偏振特性作了測量；最早的高分辨射電觀測是 wilkinson( 1974 )在1407MHz上進行的(分辨率為0″.5)：Turland(1975)和Laing(1980)分別在5GHz和15.4GHz上用劍橋5公里望遠鏡作了觀測Owne等(1979)用VLA在波長2cm(分辨率0″.6 )和6rm(分辨率為l″ )作了觀測； Davis等( 1980)用 0″.9分辨率在408MHz 頻率上觀測，這是頻率最低的高分辨觀測； Forster(1980)用較低分辨率在23GHz上作了觀測；Stocke等(1982) 在紅外波段上作了觀測。 ^[2] 

(1 ) M87中的噴流實際上由兩種成份組成：即亮而分立的光學 一射電節點(共8個，命名為D，E，F，A，B， C，G，H)，疊加在一個比較連續的弱的射電背景上。這個背景不發射光輻射。

( 2 ) 光學節點和射電節點的結構非常相似，第一個光學節點( D )出現於300Pc距離上，最外的光學節點處在距離2.5kPc上，在這以外沒有光學節點，只存在射電噴流，並迅速膨脹進入射電展瓣區域，噴流總長度可取為3.2k pc。

( 3 ) 光學 一射電噴流的半強度張角(在星系核處 )約 3.°6，光學節點的角徑在大體上按此隨距離增大，最亮 的光學節點A的直徑為：0″.83(1”≈100pc )。 ^[2] 

( 4 ) 射電噴流中存在着大尺度振盪現象，其振幅隨距離向外增大，在進人展瓣區域之前最大振幅偏離達到l″.7 ，光學節點H即位於這個偏離的位置上；振盪波長約0.gkpc， 振盪波長數約1.5。

(5 ) 根據X一線，紅外，光學和射電測量已得到了四個節點( A，B，C，G)的輻射頻譜，表明頻譜在5x10¹⁴Hz附近( 6000 °A )發生斷折，低頻段上的頻譜指數(定義為S_vocv^-a為0.58，而在高頻段上(X-線一光學 )a大概為~ 1. 5，故△a~1.0( 在斷折區域(光學 一 紅外)，測定的頻譜指數為a=0.92)。特別有意義的是，四 節點的頻譜性質非常相似，即在整個頻率範圍內有大致相同的斷折頻率和頻譜指數。

( 6 )2cm偏振測量(分辨率為0″.6 )定出節點 A，B，C，G的偏振度約為10一20%光學偏振觀測(分辨率l ”x3” ) 表明這些節點的偏振度約5一 15%。這也證明光輻射起源於同步輻射機制。根據Laing的15.4GHz偏振測量，沿整個噴流，投影磁場的取向着軸線方向，且伴隨噴流軸線發生振盪。 ^[2] 

( 7 ) 在磁場和相對論粒子能量均分的假設下，得到最亮的節點A和B的輻射光度為2 一3xl0⁴²ergs，均分磁場約10^-3G，能量密度約10^-9ergcm^-3。

(8) 從噴流單邊性和展源的對稱性認為，噴流中物質流速可能是相對論性的，從此估計得到流速在0.6一0.9c 的範圍內。

( 9 ) 根據光學和射電的偏振測量和法拉第旋轉效應的分析表明，節點內物質密度相當高，約10^-2_cm^-3。

( 10)X 一射線的觀測表明，室女座星系團的X 一射線中心重合在M87星系核上，而不是重合在星系團中心上 。這表明M87可能擁有總質量大於10¹³M☉，M87中恆星的反常速度彌散也説明這種可能性。由此推得的星系內部介質密度達到10^-2cm^-3。 ^[2]