Релативистична струя

Елиптичната галактика M87 и нейната релативистична струя.

Релативистичната струя е астрономически феномен, при който потоци от йонизирана материя се излъчват под формата на дълъг лъч по оста на въртене.[1] Изключително ускорената материя в лъча може да приближи скоростта на светлината (релативистична скорост, откъдето произлиза и името на феномена).

Образуването и захранването на релативистичните струи са много сложни процеси и са свързани с много видове високоенергийни астрономически източници. Те вероятно се пораждат от динамичните взаимодействия в акреционните дискове, където процесите често са свързани с компактни централни тела, като например черни дупки, неутронни звезди или пулсари. Едно от обясненията за явлението включва преплетени магнитни полета, които са подреждат така, че насочват два диаметрално противоположни лъча навън от централния изток под малки ъгли (под 1%).[2] Струите могат да се влияят от ефекта на увличане на инерционната отправна система в общата теория на относителността.[3]

Едни от най-големите и най-активните релативистични струи се създават от свръхмасивни черни дупки в центровете на активни галактики, като например квазари или радиогалактики.[4] Такива струи могат да достигат милиони парсеци на дължина.[2] Други небесни тела, които могат да имат релативистични струи са катаклизмичните променливи звезди, рентегеновите двойни звезди и избухвания на гама-лъчи. Други пък са свързани със звездообразуващи области, включително звезди от тип Т Телец и обекти на Хербиг-Аро, които се образуват от взаимодействието на струи в междузвездната среда. Биполярните изходящи потоци или струи могат да са свързани с протозвезди,[5] планетарни мъглявини или протопланетарни мъглявини.

Когато скоростта на струята се доближи до тази на светлината, тя започва да проявява значителни ефекти от специалната теория на относителността. Вследствие от тях е възможно привидната яркост на лъча да се измени.[6] Масивните черни дупки в центровете на галактиките притежават най-мощните струи, но тяхната структура и поведение са подобни на тези на по-малките неутронните звезди и черни дупки. Системите на свръхмасивните черни дупки често се определят като микроквазари и скоростта им варира в широки граници.

Механизмите зад състава на струите са все още недобре изучени,[7] макар някои изследвания да предпочитат модели, в които струите са съставени от електрически неутрална смес от ядра, електрони и позитрони, докато други предпочитат струи, съставени от позитрон-електронна плазма.[8][9][10] Остатъчни ядра, пометени от релативистична позитрон-електронна струя, биха имали изключително голяма енергия, тъй като тази по-тежки частици биха добили скоростта на позитроните и електроните.

Най-голямата релативистична струя в Млечния път е тази на пулсара IGR J11014-6103. Нейната скорост достига 80% скоростта на светлината. От него са засечени рентгенови лъчи, но не и радиолъчи или акреционен диск.[11][12] Първоначално се е смятало, че този пулсар има много бързо въртене, но по-късните измервания сочат, че скоростта му на въртене е едва 15,9 Hz.[13][14] Такава малка скорост на въртене и липса на акреционен материал подсказва, че струята не се захранва нито от въртене, нито от акреция, макар че изглежда подравнена според оста на въртене на пулсара и перпендикулярна на равнината на движението му в космоса.

ИзточнициРедактиране

  1. Beall, J. H.. A Review of Astrophysical Jets. // Proceedings of Science. 2015. с. 58. Посетен на 19 февруари 2017.
  2. а б Wolfgang, K.. A Uniform Description of All the Astrophysical Jets. // Proceedings of Science. 2014. с. 58. Посетен на 19 февруари 2017.
  3. Miller-Jones, James. A rapidly changing jet orientation in the stellar-mass black-hole system V404 Cygni. // Nature. April 2019.
  4. Beall, J. H. A review of Astrophysical Jets. // Acta Polytechnica CTU Proceedings 1 (1). 2014. DOI:10.14311/APP.2014.01.0259. с. 259 – 264.
  5. Star sheds via reverse whirlpool. // 27 декември 2007. Посетен на 26 май 2015.
  6. Semenov, V. и др. Simulations of Jets Driven by Black Hole Rotation. // Science 305 (5686). 2004. DOI:10.1126/science.1100638. с. 978 – 980.
  7. Georganopoulos, M. и др. Bulk Comptonization of the Cosmic Microwave Background by Extragalactic Jets as a Probe of Their Matter Content. // The Astrophysical Journal 625 (2). 2005. DOI:10.1086/429558. с. 656 – 666.
  8. Hirotani, K. и др. Pair Plasma Dominance in the Parsec‐Scale Relativistic Jet of 3C 345. // The Astrophysical Journal 545 (1). 2000. DOI:10.1086/317769. с. 100 – 106.
  9. Electron–positron Jets Associated with Quasar 3C 279
  10. Vast Cloud of Antimatter Traced to Binary Stars. // NASA, 9 януари 2008.
  11. Chandra :: Photo Album :: IGR J11014-6103 :: June 28, 2012. //
  12. Pavan, L.. A closer view of the IGR J11014-6103 outflows. // Astronomy & Astrophysics 591. 2015. DOI:– 6361/201527703 10.1051/0004 – 6361/201527703. с. A91.
  13. Pavan, L.. The long helical jet of the Lighthouse nebula, IGR J11014-6103. // Astronomy & Astrophysics 562 (562). 2014. DOI:10.1051/0004–6361/201322588. с. A122.
  14. Halpern, J. P.. Discovery of X-ray Pulsations from the INTEGRAL Source IGR J11014-6103. // The Astrophysical Journal 795 (2). 2014. DOI:10.1088/2041-8205/795/2/L27. с. L27.