Полярные струи часто встречаются вокруг объектов с вращающимися аккреционными дисками - от начинающих звезд до стареющих нейтронных звезд. В последнем случае джеты, возникающие из активных галактик, таких как квазары, с их джетами, ориентировочно ориентированными на Землю, называются блазарами.
Физика, лежащая в основе производства полярных струй в любом масштабе, до конца не понята. Вероятно, что скручивание магнитных силовых линий, генерируемых внутри вращающегося аккреционного диска, направляет плазму из сжатого центра аккреционного диска в узкие струи, которые мы наблюдаем. Но какой именно процесс передачи энергии дает реактивному материалу необходимую скорость выброса, все еще подлежит обсуждению.
В крайних случаях аккреционных дисков с черными дырами материал струи приобретает скорости выхода, близкие к скорости света - что необходимо, если материал должен покинуть окрестности черной дыры. Полярные струи, выбрасываемые с такими скоростями, обычно называют релятивистскими.
Релятивистские джеты от блазаров энергично распространяются по электромагнитному спектру - где наземные радиотелескопы могут улавливать низкочастотное излучение, а космические телескопы, такие как Ферми или Чандра, могут улавливать высокочастотное излучение. Как вы можете видеть из главного изображения этой истории, Хаббл может получать оптический свет от одного из самолетов M87, хотя наземные оптические наблюдения «любопытного прямого луча» с M87 были зарегистрированы еще в 1918 году.
Недавний обзор данных с высоким разрешением, полученных с помощью очень длинной базовой интерферометрии (VLBI) - включая интеграцию входных данных от географически удаленных радиотелескопических антенн в гигантский массив виртуальных телескопов - дает немного больше понимания (хотя и немного) структуры и динамика джетов из активных галактик.
Излучение от таких струй является в основном нетепловым (т.е. не является прямым результатом температуры материала струи). Радиоизлучение, вероятно, является результатом синхротронного эффекта - когда электроны быстро вращаются в магнитном поле, испускают излучение по всему электромагнитному спектру, но обычно с пиком радиоволн. Обратный эффект Комптона, когда столкновение фотона с быстро движущейся частицей придает больше энергии и, следовательно, более высокую частоту этому фотону, также может способствовать излучению с более высокой частотой.
Как бы то ни было, наблюдения VLBI предполагают, что блазарные струи образуются на расстоянии, в 10-100 раз превышающем радиус сверхмассивной черной дыры - и любые силы, действующие для их ускорения до релятивистских скоростей, могут действовать только на расстоянии, в 1000 раз превышающем этот радиус. В результате этого начального импульса струи могут затем распространяться на расстояние светового года.
Ударные фронты могут быть найдены около основания струй, которые могут представлять точки, в которых магнитно-управляемый поток (поток Пойнтинга) затухает в кинетическом массовом потоке - хотя магнитогидродинамические силы продолжают действовать, чтобы удерживать струю в коллимированном состоянии (то есть находиться в узком пучке) над световые года расстояния.
Это было примерно столько, сколько мне удалось извлечь из этой интересной, хотя порой и жаргонной, бумаги.
Дальнейшее чтение: Лобанов А. А. Физические свойства блазарных струй по наблюдениям VLBI.
