← Все анимации книги← All animations of the book

Звезда в джете: один из способов родить нейтриноA star in the jet: one way to make neutrinos

СкоростьSpeed: Скачать MP4Download MP4

Чёрная дыра с аккреционным диском запускает джет, и в него попадает звезда с ветром. Газ джета обтекает звезду: перед ней возникает ударная волна, другая бежит внутрь, неустойчивости Кельвина–Гельмгольца и Рэлея–Тейлора рвут звезду на плотное облако (гидродинамический расчёт, осесимметричный, нерелятивистский, контраст плотности $100$). У ударной волны протон пересекает фронт снова и снова и каждый раз набирает долю энергии; число циклов распределено геометрически, поэтому спектр степенной, а энергию даёт поток джета. Быстрый протон сталкивается с ядром облака: пионы, затем нейтрино и гамма-кванты, часть которых поглощается. Для $n=10^{10}$ см$^{-3}$ и $R=10^{14}$ см оптическая толща $\tau_{pp}=n\sigma_{pp}R=0{,}05$, за один проход в пионы уходит $\kappa\tau_{pp}\approx2{,}5\,\%$ энергии протона (время пересечения облака $R/c\approx0{,}9$ ч, столкновение раз в $\approx0{,}8$ сут, время потери энергии $t_{pp}\approx1{,}5$ сут); удержание или более длинный путь увеличивают выход. Нейтрино не останавливаются облаком и летят к Земле.A black hole with an accretion disc launches a jet, and a star with a wind plunges into it. The jet gas streams around the star: a shock forms in front of it, another one runs inside, and Kelvin–Helmholtz and Rayleigh–Taylor instabilities tear the star into a dense cloud (a hydrodynamic calculation, axisymmetric, non-relativistic, density contrast $100$). At the shock a proton crosses the front again and again and gains a fraction of its energy each time; the number of cycles is geometric, hence a power-law spectrum, and the energy comes from the flow of the jet. A fast proton hits a nucleus of the cloud: pions, then neutrinos and gamma rays, some of which are absorbed. For $n=10^{10}$ cm$^{-3}$ and $R=10^{14}$ cm the optical depth is $\tau_{pp}=n\sigma_{pp}R=0.05$ and one passage turns $\kappa\tau_{pp}\approx2.5\,\%$ of the proton energy into pions (crossing time $R/c\approx0.9$ h, a collision every $\approx0.8$ d, energy-loss time $t_{pp}\approx1.5$ d); confinement or a longer path raises the yield. The neutrinos are not stopped by the cloud and fly on towards the Earth.

В книгеIn the book
Раздел «Источники нейтрино»Section “Neutrino sources”
АвторAuthor
Д. В. НаумовD. V. Naumov
ПримечаниеNote
Газ: собственный осесимметричный гидродинамический расчёт (схема HLLC, проверена на задаче Сода), нерелятивистский, контраст плотности $100$, число Маха $10$; это не воспроизведение релятивистского расчёта Баркова, Ахаронян, Бош-Рамона (2010). Вводный план, протоны, столкновения и нейтрино — схематическая иллюстрация; посчитаны числа столкновений и циклы ускорения. Сценарий: Barkov, Aharonian, Bosch-Ramon (2010); Wang и др. (2018); Fichet de Clairfontaine и др. (2025). Земля: NASA Blue Marble (июль 2004).The gas is our own axisymmetric hydrodynamic calculation (an HLLC scheme checked on the Sod problem), non-relativistic, density contrast $100$, Mach number $10$; it does not reproduce the relativistic calculation of Barkov, Aharonian and Bosch-Ramon (2010). The establishing shot, the protons, the collisions and the neutrinos are a schematic illustration; the numbers of the collisions and the acceleration cycles are computed. Scenario: Barkov, Aharonian, Bosch-Ramon (2010); Wang et al. (2018); Fichet de Clairfontaine et al. (2025). The Earth: NASA Blue Marble (July 2004).
ГалереяGallery
Все анимации NeutrinoHitAll NeutrinoHit animations