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Campos Magnéticos y Chorros en NGC 315

Una mirada a los campos magnéticos que influyen en los jets de la galaxia NGC 315.

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Tabla de contenidos

Este artículo trata sobre los campos magnéticos que se encuentran en una galaxia llamada NGC 315, enfocándose especialmente en su chorro, que es un flujo de energía y materia que se expulsa desde el centro de la galaxia. Se cree que los campos magnéticos en estos chorros juegan un papel importante en cómo se forman y cómo se comportan.

Lo Básico de NGC 315

NGC 315 es una galaxia elíptica masiva que está relativamente cerca de nosotros en términos cósmicos. Gracias a su proximidad, es una buena oportunidad para estudiar sus características en detalle. Uno de los aspectos interesantes de NGC 315 es su agujero negro central, que tiene un impacto significativo en la materia y energía que lo rodea, especialmente a través de la formación de chorros.

¿Qué Son los Chorros?

Los chorros son flujos de partículas que se expulsan desde los centros de las galaxias, a menudo a velocidades cercanas a la de la luz. Estos chorros son impulsados por la energía que se libera de la materia que cae en el agujero negro. El agujero negro gira y crea campos magnéticos que ayudan a canalizar esta energía hacia los chorros. Comprender el Campo Magnético alrededor de estos chorros puede ayudarnos a saber más sobre cómo se forman y evolucionan.

El Papel de los Campos Magnéticos

En las galaxias activas, los campos magnéticos juegan un papel crucial en lanzar y mantener los chorros. La teoría que explica cómo se lanzan los chorros sugiere que la rotación del agujero negro crea un campo magnético que ayuda a empujar el material hacia fuera a altas velocidades. Esto se conoce como el mecanismo Blandford-Znajek.

Midiendo Campos Magnéticos

Para estudiar los campos magnéticos en NGC 315, los científicos usan un método llamado interferometría de muy larga base (VLBI). Esta técnica permite a los investigadores medir ondas de radio de los chorros con alta precisión, lo que puede ofrecer información sobre la fuerza y distribución del campo magnético.

Observaciones y Hallazgos

Los investigadores descubrieron que al observar el chorro en NGC 315, podían estimar qué tan rápido está girando el agujero negro. Cuando compararon la velocidad del chorro observado con modelos conocidos, sugirió que el agujero negro estaba rotando lentamente. Esto es significativo porque la rotación del agujero negro puede influir en la fuerza del campo magnético a su alrededor.

Una vez que se estimó la rotación, introdujeron esta información en modelos que predecían la potencia del chorro. Pudieron calcular la fuerza del campo magnético cerca del propio agujero negro. Los resultados mostraron que la fuerza del campo magnético era bastante robusta, lo que indica una fuerte influencia en los procesos que ocurren en la galaxia.

Distribución del Campo Magnético

Los investigadores también analizaron cómo cambia la fuerza del campo magnético a lo largo del chorro. Al comparar la frecuencia de las emisiones de radio del chorro con el comportamiento esperado de las partículas bajo la influencia magnética, pudieron mapear la fuerza del campo magnético a lo largo del chorro.

Este mapeo reveló que la fuerza del campo magnético variaba a lo largo del chorro, indicando diferentes condiciones y energías en distintos puntos. Cerca del agujero negro, se encontró que el campo era más fuerte, disminuyendo a medida que te alejabas del centro de la galaxia.

El Disco de Acreción y Discos Magnéticamente Arrestados

Un concepto que emergió de esta investigación es la idea de un Disco Magneticamente Arrestado (MAD). En un estado MAD, los campos magnéticos son tan fuertes que pueden detener la materia de caer directamente en el agujero negro, creando una especie de equilibrio. Esto puede prevenir el flujo habitual de material, lo que a su vez impacta cómo se forman y mantienen los chorros.

Los resultados sugirieron que el disco de acreción alrededor del agujero negro en NGC 315 probablemente estaba en este estado magneticamente arrestado. Esto significa que el agujero negro influye significativamente en las propiedades del chorro a través de su campo magnético.

Comparando NGC 315 con Otras Galaxias

Para poner los hallazgos sobre NGC 315 en contexto, los investigadores lo compararon con otra galaxia bien conocida llamada M87. M87 es famosa por su chorro gigante y fue la primera galaxia donde se imgó la sombra de un agujero negro. Ambas galaxias exhiben chorros, pero comparar sus campos magnéticos y potencias de chorro puede proporcionar información sobre cómo diferentes agujeros negros afectan su entorno.

Las similitudes y diferencias en el comportamiento del chorro entre NGC 315 y M87 pueden ayudar a los científicos a afinar sus modelos de formación de chorros. Entender por qué algunos chorros son más poderosos que otros o por qué se comportan de manera diferente es un área de investigación en curso.

Trabajo y Observaciones Futuras

De cara al futuro, los investigadores están ansiosos por recopilar más datos sobre NGC 315 y otras galaxias similares. Se están desarrollando nuevas técnicas y equipos de observación que pueden ofrecer una resolución y sensibilidad aún mayores que los métodos actuales. Esto puede proporcionar imágenes más claras de los campos magnéticos y la dinámica de los chorros, llevando a una mejor comprensión de los procesos que dan forma a estos fenómenos poderosos.

Conclusión

En resumen, esta investigación sobre NGC 315 ilumina el papel crítico que juegan los campos magnéticos en la formación y comportamiento de los chorros en galaxias activas. Al medir las fuerzas y distribuciones de los campos magnéticos, los científicos pueden entender mejor las interacciones complejas entre los agujeros negros, la materia circundante, y los chorros energéticos que producen estos sistemas.

Los hallazgos sugieren que las configuraciones magnéticas alrededor de los agujeros negros influyen significativamente en las características de los chorros, y la investigación adicional probablemente revelará aún más sobre estos fascinantes motores cósmicos. A medida que mejoren las técnicas de imagen, nuestra comprensión de estos fenómenos continuará evolucionando, abriendo nuevas puertas en el campo de la astrofísica.

Fuente original

Título: Mapping the distribution of the magnetic field strength along the NGC 315 jet

Resumen: We study magnetic field strengths along the jet in NGC~315. First, we estimated the angular velocity of rotation in the jet magnetosphere by comparing the measured velocity profile of NGC~315 with the magneto-hydrodynamic jet model of proposed by Tomimatsu and Takahashi. Similar to the case of M87, we find that the model can reproduce the logarithmic feature of the velocity profile and suggest a slowly rotating black hole magnetosphere for NGC~315. By substituting the estimated $\Omega_{F}$ into the jet power predicted by the Blandford-Znajek mechanism, we estimate the magnetic field strength near the event horizon of the central black hole as $5\times 10^{3}~{\rm G}\lesssim B_{H}\lesssim 2\times 10^{4}~{\rm G}$. We then estimate magnetic-field strengths along the jet by comparing the spectral index distribution obtained from VLBI observations with a synchrotron-emitting jet model. Then we constrain the magnetic field strength at a de-projected distance $z$ from the black hole to be in the range $0.06~{\rm G}\lesssim B(z)\lesssim 0.9~{\rm G}$ for $5.2 \times 10^{3}~r_{g}\lesssim z \lesssim 4.9 \times 10^{4}~r_{g}$, where $r_{g}$ represents the gravitational radius. By combining the obtained field strengths at the event horizon and the downstream section of the jet, we find that the accretion flow at the jet base is consistent with a magnetically arrested disk (MAD). We discuss a comparison of the jet power and the magnetic flux anchored to the event horizon in NGC~315 and M87.

Autores: Motoki Kino, Hyunwook Ro, Masaaki Takahashi, Tomohisa Kawashima, Jongho Park, Kazuhiro Hada, Yuzhu Cui

Última actualización: 2024-07-25 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2407.18444

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2407.18444

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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