النفاث الهادئ للكوازار: صورة الأشعة السينية للنفاث الداخلي
شعاع كشاف يخترق ضباب الليل. جزء من الضوء نراه من المصباح نفسه، وجزء آخر من قطرات الماء التي تبعثر هذا الضوء. النفاث الداخلي للكوازار PKS 0637-752 مشابه في تركيبه، لكن بدل الضباب توجد الخلفية الكونية الميكروية المتبقية بعد الانفجار العظيم، وبدل الكشاف يوجد تيار من الإلكترونات تتحرك بسرعة تقارب سرعة الضوء.
لفترة طويلة، بقي من غير الواضح لماذا يتوهج النفاث الداخلي الضعيف، الواقع على بعد 3.4-7 ثوانٍ قوسية فقط من النواة، في الأشعة السينية. بالنسبة للعقد الخارجية الساطعة لهذا النفاث، استبعدت حدود أشعة غاما فعليًا تبعثر كومبتون العكسي لإشعاع الخلفية: لو كانت الإلكترونات السريعة تنقل طاقتها إلى فوتونات الخلفية، لرصدت أجهزة فيرمي عددًا كبيرًا جدًا من كمات غاما. لكن الجزء الداخلي بقي دون نموذج مفصل. أخذ علماء الفيزياء الفلكية بيانات الرصد الأرشيفية من شاندرا لعامي 1999 و2017، وطرحوا مساهمة النواة الساطعة، وبنوا أول نموذج كمّي لانبعاث هذه المنطقة.
يشبه النموذج أسطوانة متجانسة مملوءة بإلكترونات نسبية. تشع هذه الجسيمات إشعاعًا سنكروترونيًا في نطاق الراديو عندما تدور في المجال المغناطيسي، وإشعاع كومبتون في الأشعة السينية عندما تصطدم بفوتونات إشعاع الخلفية. اختبر المؤلفون ثلاثة سيناريوهات بطاقات قصوى مختلفة للإلكترونات. الأول يصف الراديو والأشعة السينية جيدًا، لكنه لا يفسر الانبعاث المليمتري. الثاني يعيد إنتاج النطاقات الثلاثة، لكنه يتنبأ بعدد كبير جدًا من كمات غاما. السيناريو الثالث يتوافق مع جميع البيانات إذا كان تبعثر كومبتون العكسي مسؤولًا عن حوالي 22% فقط من تدفق الأشعة السينية، والباقي يأتي من إشعاع سنكروتروني لمجموعة منفصلة من الإلكترونات.
المعلمات المستخلصة: زاوية رؤية وسيطة تتراوح بين 4-6 درجات، معامل لورنتز بين 6-10، ومجال مغناطيسي بين 9-15 ميكروغاوس. هذا يعني أن النفاث موجه نحونا تقريبًا، لكن ليس تمامًا، ويتحرك بسرعة هائلة. سابقًا، كان من غير الواضح ما إذا كان تبعثر كومبتون لإشعاع الخلفية يمكن أن يفسر توهج النفاث الداخلي الضعيف، لأن هذه الآلية استُبعدت بالفعل للعقد الخارجية الساطعة. الآن أصبح واضحًا: في الجزء الداخلي، من الممكن وجود آلية هجينة حيث تشع مناطق مختلفة بطرق مختلفة.
شعاع الكشاف في الضباب تبين أنه مزدوج: جزء من الضوء ينعكس عن القطرات، وجزء يولَّد في المصباح نفسه. هكذا هو النفاث الداخلي للكوازار: يتكون توهج الأشعة السينية من تبعثر كومبتون للخلفية الكونية وإشعاع سنكروتروني من مجموعة أخرى من الإلكترونات. يمكن تطبيق طريقة التحديد البايزي لزاوية الرؤية مع مراعاة الانتقاء الدوبلري على كوازارات أخرى، والمعلمات المستخلصة مفيدة لنماذج تسريع الجسيمات وحساب القدرة الحركية للنفاثات. لا يوجد تطبيق مباشر اليوم، لكن فهم كيفية عمل هذه الكشافات الكونية العملاقة يتضح تدريجيًا.
كان PKS 0637-752 أول جسم تم توجيه تلسكوب تشاندرا للأشعة السينية إليه في عام 1999 لمعايرة البؤرة، وقد فاجأ العلماء فورًا بنفث طويل ساطع.