Релятиві́стський стру́мінь, джет () — колімований струмінь плазми, що виривається з центру (ядра) таких астрономічних об'єктів, як активні галактики, квазари й радіогалактики. Першим такий струмінь виявив астроном Гебер Кертіс у 1918 році. Пізніше Стівен Гокінг показав, що джерелом енергії для джетів можуть бути чорні діри.

У рідкісних випадках, коли струмінь з ядра галактики спрямований у бік земного спостерігача, такі об'єкти називають блазарами.

Також, джетами називають подібні, але менші за розміром і енергетичним масштабом струмені, джерелами яких є нейтронні зорі або протозорі.

Причини виникнення Коли газ падає на чорну діру, він не потрапляє під гравітаційний радіус відразу, а натомість формує тонкий акреційний диск з радіусом, на порядок більшим за розміри самої чорної діри, де тривалий час обертається, рухаючись по спіралі і поступово втрачаючи енергію. Диск розігрівається до величезних температур, а також створює потужне магнітне поле. Теорія акреційних дисків ще не до кінця сформульована, але відомо, що поведінка речовини в диску залежить від швидкості обертання діри, а також безрозмірного параметру акреції, який дорівнює відношенню швидкості притоку маси в диск до маси ЕддінгтонаThe σHβ -based dimensionless accretion rate and its connection with the corona for AGN:

Відомо, що джети з'являються біля активних ядер галактик, що містять чорні діри, швидкість обертання яких порівняно висока й акреційний диск яких має сильніше магнітне поле. Також струмені утворюються в найближчих до чорної діри частинах дискуRelativistic Jets from Active Galactic Nuclei .

Безпосереднім джерелом енергії струменя є або потенціальна енергія речовини, що падає на діру, або енергія, запасена в обертальному русі самої діри (в останньому випадку вона може видобуватися за допомогою процесу Блендфорда — Знаєка, але є й альтернативні підходи)The role of relativistic jets in the heaviest and most active supermassive black holes at high redshift.

Механізм утворення джетів від нейтронних або молодих зір недостатньо вивчений, але також пов'язаний з акреційними дисками навколо них. За оцінками, джети масивних молодих зір можуть існувати протягом кількох десятків тисячоліть після їх утворення.

Швидкість релятивістських струменів Під час спостереження руху релятивістського струменя на небесній сфері може виникнути видимість руху з надсвітловою швидкістю, проте це не є порушенням спеціальної теорії відносності, оскільки такий рух є лише ілюзією.

Теоретичне обґрунтування цього явища надав англійський астрофізик Мартін Ріс 1966 року. Уявімо, що викид (струмінь) речовини з центру джерела рухається з деякою досить великою (але досвітловою) швидкістю в бік спостерігача. Для простоти вважатимемо центр об'єкта нерухомим щодо спостерігача. Сигнал від ближчих до спостерігача частин струменя випромінюється в пізніші моменти часу (порівняно з сигналом від нерухомого центру). Отже, вимірювана спостерігачем проєкція швидкості на картинну площину (тобто площину, перпендикулярну до променя зору) буде більшою від швидкості, що б обчислювалася, якби ближня частина струменя й центр спостерігалися одночасно. При певній орієнтації видима швидкість стає більшою від справжньої швидкості руху v в γ разів, де γ — Лоренц-фактор . У деяких випадках спостерігається Лоренц-фактор близько 10. Надсвітловий рух джерел, таким чином, є доказом існування релятивістських викидів з ядер галактик і квазарівК. А. Постнов. Сверхсветовой источник в Галактике . Спостереження методом РНДБ довели, що понадсвітловий рух компонент дуже типовий для цих об'єктівZensus, J.A., and Pearson, T.J. (1987) Superluminal Radio Sources, Cambridge Univ. Press, Cambridge.

Обертання як джерело енергії Через величезну кількість енергії, необхідної для прискорення релятивістського джета, вважається, що деякі джети приводяться в рух обертальною енергією чорних дір. Існує дві добре відомі теорії, що пояснюють, як енергія передається від чорної діри до джета.

Механізм Блендфорда — Знаєка — це найпоширеніша теорія вилучення енергії з центральної чорної діри. Магнітні поля навколо акреційного диска захоплюються обертанням чорної діри. Уважається, що релятивістська речовина прискорюється завдяки стисканню й закручуванню ліній магнітного поля.

Процес Пенроуза полягає у вилученні енергії з чорної діри за допомогою ефекту Лензе — Тіррінґа. Пізніше було показано, що ця теорія здатна забезпечувати релятивістську енергію частинок і пояснювати їхню динаміку, а отже, може бути механізмом формування джетів.

Галерея

Див. також Бульбашки Фермі Додаткові матеріали про джети: ідеї, спостереження

Примітки