Свръхмасивните черни дупки, които се крият в галактическите центрове, често се описват като космически чудовища. Но това са практически невидими зверове. За да ги намерите, е необходимо да се измери скоростта на газовите облаци, които се въртят около тях.
Понякога обаче те декларират съществуването си, освобождавайки мощни струи, носещи толкова огромни енергийни обеми, че могат да засенчат целия блясък на галактическите звезди. Тези релативистични струи са два плазмени потока, движещи се в противоположни посоки при скорости, близки до светлината.
Но физиката, която ги контролира, остава загадъчна за дълго време. Нови изследвания се опитват да хвърлят светлина върху някои от причините за необичайния вид на джетовете. Тяхната изключителност се крие във впечатляващата стабилност. Те успяват да избягат от региона с размер на хоризонт на събитията и да се отдалечат от галактиката-домакин, като запазват първоначалната си форма. Това съответства на дължина, която е милиард пъти по-голяма от първоначалния радиус. Представете си как се изважда фонтан от маркуч с ширина 1 см и остава стабилен за 10 000 км. Но на голямо разстояние самолетите губят своята кохерентност и развиват продълговати структури, които често приличат на вихри. Така че, те са предмет на някаква нестабилност, променяща се външност.
Дихотомията на струята
Първият астрофизичен самолет през 1918 г. бе забелязан от Гебер Къртис. Той определи, че явлението трябва да има връзка с ядрото на елиптичната галактика M87.
През 70-те години Бърни Фанаров и Джулия Райли успяха да проучат огромен брой джетове. Те разбраха, че могат да бъдат разделени на 2 класа: тези, чиято яркост намалява с разстояние, и тези, чиято яркост се увеличава по краищата. Вторият тип е 100 пъти по-ярък от първия. И двете са надарени с леко различна форма в края - първата прилича на мигаща струя, а втората - на тесен турбулентен поток.
Когато струйният поток получи ускорение от черна дупка, той достига 99.9% от скоростта на светлината. При такава скорост потокът от време в струята, измерен от външен наблюдател, се забавя, следвайки специалната теория на Айнщайн. Различните части на струята се обменят помежду си и по този начин защитават тяхната цялост.
Когато се изхвърли от черна дупка, струята се разширява настрани. Това разширяване създава налягане вътре в струята и налягането на газа около струята не намалява. В резултат на това налягането на газа надвишава налягането във вътрешността на струята и след това се компресира. В този момент частите на струята се събират и възстановяват контакта. Ако някои области станат нестабилни, това може да повлияе на целия лъч. Важно е да се отбележи фактът, че след разширение и свиване, потокът се движи не директно, а по крива. Извитите потоци вероятно страдат от центробежна нестабилност и следователно образуват вихрова структура.
Компютърните модели показват, че релативистичните струи губят стабилност поради центробежната нестабилност, която първоначално засяга само техния контакт с галактичния газ. Тази нестабилност е толкова опасна, че струята не се изправя и е по-малка от турбулентната.
Изследването на тези процеси ще ви позволи да разберете по-добре впечатляващата стабилност на астрофизичните струи. Също така ще ви помогне да разберете двата класа и причините за появата им.
