Supermassiva svarta hål som gömmer sig i galaktiska centra beskrivs ofta som kosmiska monster. Men dessa är praktiskt taget osynliga djur. För att hitta dem är det nödvändigt att mäta hastigheten på gasmoln som roterar runt dem.
Men ibland deklarerar de sin existens, släpper ut kraftfulla strålar som bär så stora energimängder att de kan överskugga hela glöden av galaktiska stjärnor. Dessa relativistiska strålar är två plasmaströmmar som rör sig i motsatta riktningar vid hastigheter nära ljuset.
Men fysiken som styr dem är under en lång tid mystisk. Ny forskning försöker lyfta på några av anledningarna till jets ovanliga utseende. Deras exklusivitet ligger i imponerande stabilitet. De lyckas fly från en region av en händelsehorisont och flytta sig från värdgalaxen, samtidigt som de behåller sin ursprungliga form. Detta motsvarar en längd som är en miljard gånger den ursprungliga radien. Tänk dig hur en vattenkälla drar ut en slang med en bredd på 1 cm och förblir stabil för 10 000 km. Men på ett stort avstånd förlorar djuren sin sammanhang och utvecklar långsträckta strukturer som ofta liknar vorter. Så, de är föremål för en viss instabilitet, förändrade utseende.
Jetdikotomi
Den första astrofysiska strålen 1918 noterades av Geber Curtis. Han bestämde att fenomenet skulle ha samband med kärnan i elliptiska galaxen M87.
På 1970-talet Bernie Fanaroff och Julia Riley kunde utforska ett stort antal jetfly. De insåg att de kan delas in i två klasser: de vars ljusstyrka minskar med avstånd, och de vars ljusstyrka ökar vid kanterna. Den andra typen är 100 gånger ljusare än den första. Båda är utrustade med en något annorlunda form i slutet - den första liknar en blinkande plume, och den andra - ett smalt turbulent flöde.
När strålströmmen får acceleration från ett svart hål når det 99,9% av ljushastigheten. Vid en sådan hastighet saktar tidens strömning i strålen uppmätt av en extern observatör, efter Einsteins speciella teori. Olika delar av strålen byts ut mellan varandra och därigenom skyddar deras integritet.
Vid utskjutning från ett svart hål expanderar strålen till sidan. Denna expansion skapar tryck inuti jet och gastrycket runt strålen minskar inte. Som ett resultat överstiger gastrycket trycket inuti strålen och komprimeras sedan. Vid denna punkt konvergerar och återställer kontaktens delar. Om vissa områden blir instabila kan detta påverka hela strålen. Det är viktigt att notera att efter expansion och sammandrag rör sig flödet inte direkt, utan längs en krökt bana. Böjda strömmar kommer sannolikt att drabbas av centrifugal instabilitet och bildar därför en virvelstruktur.
Datormodeller visar att relativistiska strålar förlorar stabilitet på grund av centrifugal instabilitet, vilket initialt endast påverkar deras kontakt med den galaktiska gasen. Denna instabilitet är så farlig att strålen inte står upp och är underlägsen turbulent.
Studien av dessa processer gör det möjligt för dig att bättre förstå den imponerande stabiliteten hos astrofysiska strålar. Det kommer också att bidra till att förstå de två klasserna och orsakerna till deras utseende.
