Čudna fizika supermasivnih črnih lukenj

Čudna fizika supermasivnih črnih lukenj

Supermasivne črne luknje, ki se skrivajo v galaktičnih središčih, so pogosto opisane kot kozmične pošasti. Vendar so to praktično nevidne zveri. Da bi jih našli, je treba izmeriti hitrost plinskih plinov, ki se vrtijo okoli njih.

Včasih pa razglasijo svoj obstoj, sprostijo močne curke, ki nosijo tako velike količine energije, da lahko zasenčijo celoten sijaj galaktičnih zvezd. Ti relativistični curki so dva toka plazme, ki se gibljejo v nasprotnih smereh pri hitrostih blizu svetlobe.

Toda fizika, ki jih nadzoruje, ostaja skrivnostna že dolgo časa. Nove raziskave poskušajo osvetliti nekatere razloge za nenavaden videz curkov. Njihova ekskluzivnost je v izjemni stabilnosti. Uspeli so pobegniti iz regije velikosti obzorja dogodkov in se odmakniti od gostiteljske galaksije, hkrati pa ohraniti svojo prvotno obliko. To ustreza dolžini, ki je milijarda krat prvotnemu polmeru. Predstavljajte si, kako je vodna fontana izvlečena iz cevi širine 1 cm in ostane stabilna 10.000 km. Toda na veliki razdalji curki izgubijo koherenco in razvijejo podolgovate strukture, ki pogosto spominjajo na vrtince. Torej so podvrženi določeni nestabilnosti, ki se spreminja.

Dihotomija curka

Prvi astrofizični jet leta 1918 je opazil Geber Curtis. Ugotovil je, da mora biti pojav povezan z jedrom eliptične galaksije M87.

V sedemdesetih letih Bernie Fanaroff in Julia Riley sta lahko raziskala veliko število curkov. Spoznali so, da jih lahko razdelimo v dva razreda: tiste, katerih svetlost se zmanjšuje z razdaljo, in tiste, katerih svetlost se povečuje na robovih. Druga vrsta je 100-krat svetlejša od prve. Oba sta na koncu opremljena z nekoliko drugačno obliko - prva je podobna utripajočemu oblaku, drugi - ozek turbulentni tok.

Ko tok curka dobi pospešek iz črne luknje, doseže 99,9% hitrosti svetlobe. S tako hitrostjo se tok časa v curku, izmerjen z zunanjim opazovalcem, upočasni po Einsteinovi posebni teoriji. Različni deli curka se izmenjujejo med seboj in tako ščitijo njihovo celovitost.

Ko se iz črne luknje izvrže, se curek razširi na stran. Ta ekspanzija ustvarja pritisk znotraj curka in tlak plina okoli curka se ne zmanjša. Posledično tlak plina presega tlak v curku in nato stisne. Na tej točki se deli curka konvergirajo in obnovijo stik. Če določena območja postanejo nestabilna, lahko to vpliva na celoten žarek. Pomembno je omeniti dejstvo, da se po raztezanju in krčenju tok ne premika neposredno, temveč po ukrivljeni poti. Ukrivljeni tokovi verjetno trpijo zaradi centrifugalne nestabilnosti in zato tvorijo vrtinčno strukturo.

Računalniški modeli kažejo, da relativistični curki izgubijo stabilnost zaradi centrifugalne nestabilnosti, ki na začetku vpliva le na njihov stik z galaktičnim plinom. Ta nestabilnost je tako nevarna, da curek ne stoji in je slabši od turbulentnega.

Študija teh procesov vam bo omogočila boljše razumevanje impresivne stabilnosti astrofizikalnih curkov. Prav tako bo pomagalo razumeti oba razreda in razloge za njihov pojav.

Komentarjev (0)
Iskanje