Οι πίδακες πλάσματος που συναντώνται στους Ενεργούς Γαλαξιακούς Πυρήνες (AGN) θεωρούνται αποτελεσματικοί επιταχυντές σωματιδίων, με τα παραγόμενα ηλεκτρομαγνητικά φάσματα τους να εκτείνονται, στις περισσότερες περιπτώσεις, μέχρι την περιοχή των ακτίνων γ. Τα εν λόγω φάσματα μοντελοποιούνται συνήθως με τη χρήση αποκλειστικά λεπτονικών διεργασιών, όπως η ακτινοβολία σύγχροτρον ηλεκτρονίων και ο αντίστροφος σκεδασμός Compton. Παρόλο που τα αποτελέσματα συμφωνούν με την πληθώρα των παρατηρησιασκών δεδομένων, η φύση ενός μηχανισμού επιτάχυνσης ικανού να επιταχύνει ηλεκτρόνια σε τόσο υψηλές ενέργειες παραμένει ένα ανοιχτό ερώτημα. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζουμε μια εναλλακτική στην επιτάχυνση των ηλεκτρονίων, εκμεταλλευόμενοι την ενεργειακή δεξαμενή που παρέχεται από το μαγνητικό πεδίο στον πληθυσμό πρωτονίων που βρίσκεται στον πίδακα. Τα υπερσχετικιστικά πρωτόνια μπορούν να αλληλεπιδράσουν με φωτόνια χαμηλής ενέργειας από τον πίδακα, έτσι ώστε να παράγουν πολύ ενεργητικά ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως δίδυμης γένεσης Bethe-Heitler. Σε αυτή τη συνεισφορά εξετάζουμε υπό ποιες συνθήκες τα παραγόμενα ζεύγη από Bethe-Heitler μπορούν να εκπέμψουν ακτίνες γ, χαλαρώνοντας έτσι την απαίτηση επιτάχυνσης ηλεκτρονίων σε υπερσχετιστικές ενέργειες. Παράλληλα, για τον προσδιορισμό της αριθμητικής κατανομής των παραγόμενων ζευγών, ήταν απαραίτητο να γνωρίζουμε τον ρυθμό παραγωγής αυτών ανά ενέργεια. Η ποσότητα αυτή θα έπρεπε να υπολογιστεί μέσω της αριθμητικής ολοκλήρωσης της ενεργού διατομής της διαδικασίας Bethe-Heitler, μια πράξη που είναι υπολογιστικά δαπανηρή. Αντιθέτως, μπορέσαμε να προσεγγίσουμε το ενεργειακό φάσμα των παραγόμενων ζευγών λόγω Bethe-Heitler με μια αναλυτική συνάρτηση η οποία έχει εξάρτηση από τις ενέργειες των αντιδρώντων.
(EL)
Jets from Active Galactic Nuclei are considered to be efficient astrophysical particle accelerators, producing electromagnetic spectra that in most cases extend to the γ-ray regime. These spectra are usually modeled with the use of solely leptonic processes, such as electron synchrotron radiation and inverse Compton scattering. Even though the results are in agreement with the observational data, the nature of an acceleration mechanism able to create such energetic electrons remains an open question. We present an alternative to the latter by exploiting the energy reservoir provided to the proton population present in the jet, by the magnetic field. Highly relativistic protons can interact with low energy photons from the jet, so as to produce very energetic electron-positron pairs through a procedure known as Bethe-Heitler pair production. In this contribution we examine under which conditions the produced Bethe-Heitler pairs can emit γ-rays, thus relaxing the requirement of accelerating electrons to ultra-relativistic energies. Alongside, we were able to approximate the energy spectrum of the produced pairs by an analytical function, a quantity that otherwise should be calculated by the integration of the Bethe-Heitler cross section, a task which is computational expensive.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
