Jet-Komposition auf dem Prüfstand

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Fendt; Professor Dr. Karl Mannheim, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443220636

Unser Ziel ist es, die seit langem bestehende Frage der Plasmazusammensetzung in AGN-Jets zu klären. In der wegweisenden Arbeit von Blandford und Znajek (1977) wurde die Massenbelegung der Jets durch die Entstehung Paaren aus Photon-Photon-Wechselwirkung in der Nähe der Ergosphäre und durch Massenmitnahme aus dem umgebenden Medium angenommen. Mit Hilfe fluiddynamischer Jetmodelle, die mit Lagrangeschen relativistischen Testpartikeln ausgestattet sind, und Kombinationen von Hintergrunddichten gemischter Zusammensetzung beabsichtigen wir, die Entwicklung der resultierenden MHD-Akkretions-und Auswurfströmungen und relativistischen Jets durch Berechnung der Strahlungsintensität entlang verschiedener Sichtlinien zu untersuchen, die dann mit Beobachtungen verglichen werden können, um die vorher angenommene Materiezusammensetzung einzuschränken. Obwohl in der ersten Phase der Forschungseinheit gezeigt wurde, dass dies technisch machbar ist, bleiben verschiedene spezifische Fragen offen, die jetzt weiter untersucht werden sollen. Unter diesen ragen die folgenden als die zunächst wichtigsten heraus: (i) die Implementierung eines verfeinerten Modells für die Teilchenbeschleunigung bei schrägen Stoßfronten in den Jet-Simulationen, (ii) die Berechnung des polarisierten Strahlungstransports zur Vorhersage zusammensetzungssensitiver Signaturen wie doppelbrechender Polarisationskonversion, (iii) die Einbeziehung beschleunigter Protonen mit Gyroradien, die die Rechengitterzellengröße überschreiten, und der dazu relevanten hadronischen Emissionsprozesse, und (iv) die Berücksichtigung resistiver Effekte, insbesondere der Rekonnexion. Wir werden außerdem den Beitrag der Paarinjektion aufgrund der Teilchenbeschleunigung durch intermittierende Vakuumspalte im Bereich der Jetentstehung und durch magnetische Rekonnexion im turbulenten Düsenbereich des stromführenden inneren Jets zur Plasmazusammensetzung auf den Parsec-Skalen des Jets untersuchen. Hier besteht unser Ansatz darin, den resistiven MHD-Code in Kombination mit einer PIC-motivierten Parametrisierung für die nicht-thermische Teilchenverteilung zu verwenden, um die Ausbeute an leptonischen Paaren aus den von ihnen initiierten Kaskaden abzuschätzen. Auf diese Weise können wir letztlich von der Annahme eines generischen zu einem physikalischen Modell für die Jetdichte in den Jet-Simulationen gelangen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5195: Relativistische Jets in Aktiven Galaxien
• Internationaler Bezug: Indien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Bhargav Vaidya