Supermasywne czarne dziury ukrywające się w galaktycznych centrach często opisywane są jako kosmiczne potwory. Są to jednak praktycznie niewidzialne bestie. Aby je znaleźć, konieczne jest zmierzenie prędkości obłoków gazu wokół nich.
Czasami jednak deklarują swoje istnienie, uwalniając potężne dżety niosące tak ogromne ilości energii, że są w stanie przyćmić cały blask galaktycznych gwiazd. Te relatywistyczne dżety to dwa strumienie plazmy poruszające się w przeciwnych kierunkach z prędkościami bliskimi światłu.
Ale fizyka, która je kontroluje, pozostaje tajemnicza przez długi czas. Nowe badania próbują rzucić światło na niektóre przyczyny niezwykłego wyglądu dysz. Ich wyłączność polega na imponującej stabilności. Udaje im się uciec z regionu wielkości horyzontu zdarzeń i oddalić się od galaktyki gospodarza, zachowując swój pierwotny kształt. Odpowiada to długości miliarda razy większej niż pierwotny promień. Wyobraź sobie, jak fontanna jest wyciągnięta z węża o szerokości 1 cm i pozostaje stabilna przez 10 000 km. Ale w dużej odległości strumienie tracą spójność i rozwijają wydłużone struktury, które często przypominają wiry. Tak więc, podlegają pewnej niestabilności, zmieniając wygląd.
Dychotomia odrzutowca
Pierwszy odrzutowiec astrofizyczny w 1918 roku został zauważony przez Gebera Curtisa. Ustalił, że zjawisko powinno mieć połączenie z rdzeniem galaktyki eliptycznej M87.
W 1970 roku Bernie Fanaroff i Julia Riley byli w stanie odkryć ogromną liczbę odrzutowców. Zdali sobie sprawę, że można je podzielić na 2 klasy: te, których jasność maleje wraz z odległością, oraz te, których jasność wzrasta na krawędziach. Drugi typ jest 100 razy jaśniejszy od pierwszego. Oba mają na końcu nieco inny kształt - pierwszy przypomina migający pióropusz, a drugi - wąski turbulentny przepływ.
Gdy strumień odrzutowy otrzymuje przyspieszenie z czarnej dziury, osiąga 99,9% prędkości światła. Przy takiej prędkości przepływ czasu w strumieniu mierzonym przez zewnętrznego obserwatora zwalnia, zgodnie ze specjalną teorią Einsteina. Różne części strumienia są wymieniane między sobą iw ten sposób chronią ich integralność.
Po wyrzuceniu z czarnej dziury strumień rozszerza się na bok. Ta ekspansja wytwarza ciśnienie wewnątrz dyszy, a ciśnienie gazu wokół dyszy nie zmniejsza się. W rezultacie ciśnienie gazu przekracza ciśnienie wewnątrz dyszy, a następnie jest sprężane. W tym momencie części strumienia zbiegają się i przywracają kontakt. Jeśli pewne obszary stają się niestabilne, może to mieć wpływ na całą wiązkę. Ważne jest, aby zwrócić uwagę na fakt, że po rozszerzeniu i skurczeniu przepływ przemieszcza się nie bezpośrednio, ale wzdłuż zakrzywionej ścieżki. Zakrzywione strumienie mogą cierpieć z powodu niestabilności odśrodkowej, a zatem tworzą strukturę wirową.
Modele komputerowe pokazują, że dżety relatywistyczne tracą stabilność z powodu niestabilności odśrodkowej, która początkowo wpływa tylko na ich kontakt z gazem galaktycznym. Ta niestabilność jest tak niebezpieczna, że strumień nie wstaje i jest gorszy od turbulencji.
Badanie tych procesów pozwoli ci lepiej zrozumieć imponującą stabilność strumieni astrofizycznych. Pomoże to również zrozumieć obie klasy i powody ich pojawienia się.
