Кратко — набор наблюдательных критериев для различения трёх классов моделей (релятивистские шоки, магнитно-адвективные/магнитно-коллимированные ускорители, взаимодействие с окружением), и их предсказания для поляризации и светкривых. Формулы в KaTeX.
Общие полезные измерения VLBI для тестов
- карта движений компонент: ${\beta }_{\mathrm{app}}(r)$ (видимая скорость как функция расстояния $r$ от ядра), ускорения/замедления, наличие стационарных узлов.
- многочастотная поляриметрия: степень поляризации $m$, EVPA (направление вектора электрического поля), карты вращения плоскости поляризации (RM) и RM-градиенты поперёк струи.
- спектральные индексы $\alpha$ и задержки вспышек между частотами; времени подъёма/спада вспышек.
- поперечные профили интенсивности/поляризации (spine–sheath), корреляции $S(t)$ с движениями компонент.
- используемые формулы: видимая скорость ${\beta }_{\mathrm{app}}=\frac{\beta \sin \theta }{1-\beta \cos \theta }$, доплеровский фактор $\delta =\frac{1}{\Gamma (1-\beta \cos \theta )}$, наблюдаемая яркость масштабируется как $S_{\mathrm{obs}}\propto S^{\prime }{\delta }^n$ (параметр $n\sim 2-3+\alpha$ зависит от геометрии).
1) Релятивистские шоки (shock-in-jet)
- Кинематика / морфология:
- яркие подвижные узлы со сверхсветовыми видимыми скоростями, часто начинаются у ядра и двигаются вдоль струи; возможно одноразовое ускорение/замедление во время прохождения неоднородностей.
- частые последовательные компонентные вспышки (эвакуирование «пакета» плазмы).
- Поляризация (предсказания):
- во время прохождения шока — резкий рост степени поляризации $m$ (упорядочивание поля за счёт сжатия); EVPA стремится к направлению, характерному для ориентации сжатого поля. Для поперечного шока поле становится преимущественно поперечным к потоку, и EVPA в оптически тонкой области выравнивается вдоль струи (EVPA $\parallel$ оси струи). Для косых/внутренне ориентированных шоков — EVPA сдвигается под углом.
- рост поляризации и EVPA- сдвиг синхронны с максимумом интенсивности.
- Светкривые:
- характерный быстрый подъём и более медленное затухание (rise faster than decay), последовательное частотное смещение максимумов (высокие частоты лидируют) — классическая последовательность Маршера–Гира (Compton → Synchrotron → Adiabatic).
- спектральное уплощение в фазе подъёма, затем уплотнение (steepening) при затухании.
- Применимые проверки:
- синхронность пиков $S(t)$ и пиков $m(t)$ и EVPA-вращения; частотные задержки; модель пролёта шока даёт конкретные соотношения времён подъёма/спада и сдвигов спектра.
2) Магнитно-адвективные/магнитно-коллимированные ускорители (helical/ magnetically driven flow, reconnection)
- Кинематика / морфология:
- систематическое ускорение потока с увеличением $\Gamma (r)$ и, как следствие, возрастание ${\beta }_{\mathrm{app}}(r)$ на больших масштабах (плавный, монотонный рост скорости — признак магнитного ускорения).
- возможно стабильная продольная структура (спайн + оболочка), мало внутренних сильных ударов.
- Поляризация (предсказания):
- высокая степень поляризации и устойчивая, упорядоченная структура EVPA вдоль/поперёк струи в зависимости от витков магнитного поля.
- наличие поперечных RM-градиентов (систематический градиент RM поперёк струи) — признак спиралевого/гелъического поля.
- если компонент движется по винтовой полилинии вдоль спирального поля — медленные, монотонные вращения EVPA в течение движения компоненты (плавные EVPA-рутаты).
- Светкривые:
- флаеры могут быть быстрыми (реконнекция) или относительно плавными; если изменение яркости вызвано изменением $\delta$ при ускорении $\Gamma (r)$, тогда корреляция между яркостью и видимой скоростью и частотно слабые задержки.
- отсутствие классической последовательности Маршера–Гира для большинства вспышек; спектральные изменения более плавные.
- Применимые проверки:
- измерить ${\beta }_{\mathrm{app}}(r)$ — монотонный рост поддерживает магнитное ускорение; RM-градиенты и устойчивые поперечные профили поляризации — сильный аргумент в пользу упорядоченного магнитного поля.
3) Взаимодействие с окружающей средой (jet–ISM/IGM interactions, recollimation, entrainment)
- Кинематика / морфология:
- локальные изгибы струи, внезапные замедления, стационарные узлы (сто́ящие шоки / hotspots) на определённых расстояниях; иногда разворот траектории.
- локальное усиление яркости в местах взаимодействия; образуются стоячие компоненты.
- Поляризация (предсказания):
- рост степени поляризации в зоне взаимодействия за счёт сжатия поля, но EVPA может принимать направление, предопределённое геометрией контакта: часто EVPA перпендикулярна или произвольна (зависит от ориентации и угла удара).
- увеличение RM и/или флуктуации RM (локальная оболочка ионизированной среды) — сильная деполяризация на низких частотах, изменчивость RM во времени и по поперечнику.
- возможное усиление турбулентности дальше по струе → понижение $m$ и хаотичные EVPA.
- Светкривые:
- длительные, возможно повторяющиеся повышения яркости, связанные с прохождением компоненты через среду или устойчивым ударом; время роста и спада определяется взаимодействием/энетрейнментом и может быть более медленным и симметричным по сравнению с шоком внутри струи.
- вспышки могут сопровождаться спектральным укорачиванием (steepening) и сильным увеличением RM/деполяризацией во время вспышки.
- Применимые проверки:
- совместное обнаружение замедления, локального изгиба струи и одновременного роста RM/деполяризации; стационарные яркие узлы с повышенным RM — признак внешнего взаимодействия.
Практические критерии различения (рекомендации)
- Если наблюдается: быстрое совпадение пика интенсивности с резким ростом $m$ и EVPA, частотные задержки с высоким частотным лидом → поддержка шока.
- Если: плавный монотонный рост ${\beta }_{\mathrm{app}}(r)$, устойчивая высокая поляризация, систематический RM-градиент поперёк струи, плавные EVPA-вращения → поддержка магнитного ускорения/гелического поля.
- Если: локальные остановки/замедления компонент, сильные изгибы, локальное усиление RM/деполяризация и хаотичная поляризация далее → поддержка взаимодействия с окружением.
Коротко о наблюдательной стратегии для различения
- регулярный многочастотный поляриметрический мониторинг VLBI с разрешением по времени, достаточным для отслеживания эволюции EVPA и $m$ в каждой компоненте; RM‑карты и поперечные срезы поляризации; точные траектории компонент и оценка ${\beta }_{\mathrm{app}}(r)$.
- статистический подход: сравнить популяцию событий (вспышек) с ожидаемыми распределениями подъём/спад, EVPA-поведение и скоростной эволюцией для каждой модели.
Если нужно — могу предложить конкретные диагностические графики/фит-модели (например, предсказания EVPA(t) и $S(t)$ для поперечного шока vs. винтовой поля) для применения к вашим данным.