Buracos negros supermassivos escondidos em centros galácticos são freqüentemente descritos como monstros cósmicos. No entanto, estas são feras praticamente invisíveis. Para encontrá-los, é necessário medir a velocidade das nuvens de gás girando em torno deles.
No entanto, às vezes eles declaram sua existência, liberando poderosos jatos carregando volumes de energia tão grandes que são capazes de ofuscar todo o brilho das estrelas galácticas. Esses jatos relativísticos são dois fluxos de plasma que se movem em direções opostas a velocidades próximas à da luz.
Mas a física que os controla permanece misteriosa por muito tempo. Uma nova pesquisa está tentando esclarecer algumas das razões para a aparência incomum dos jatos. Sua exclusividade está na impressionante estabilidade. Eles conseguem escapar de uma região do tamanho de um horizonte de eventos e se afastam da galáxia hospedeira, mantendo sua forma original. Isso corresponde a um comprimento que é um bilhão de vezes o raio original. Imagine como uma fonte de água é retirada de uma mangueira com uma largura de 1 cm e permanece estável por 10.000 km. Mas a grande distância os jatos perdem sua coerência e desenvolvem estruturas alongadas que muitas vezes se assemelham a vórtices. Então, eles estão sujeitos a alguma instabilidade, mudando a aparência.
Dicotomia Jet
O primeiro jato astrofísico em 1918 foi notado por Geber Curtis. Ele determinou que o fenômeno deveria ter uma conexão com o núcleo da galáxia elíptica M87.
Na década de 1970 Bernie Fanaroff e Julia Riley conseguiram explorar um grande número de jatos. Eles perceberam que eles podem ser divididos em duas classes: aqueles cujo brilho diminui com a distância, e aqueles cujo brilho aumenta nas bordas. O segundo tipo é 100 vezes mais brilhante que o primeiro. Ambos são dotados de uma forma ligeiramente diferente no final - o primeiro se assemelha a uma pluma piscante e o segundo - um estreito fluxo turbulento.
Quando a corrente de jato recebe aceleração de um buraco negro, ela atinge 99,9% da velocidade da luz. A tal velocidade, o fluxo de tempo no jato medido por um observador externo diminui, seguindo a teoria especial de Einstein. Diferentes partes do jato são trocadas entre si e, assim, protegem sua integridade.
Quando ejetado de um buraco negro, o jato se expande para o lado. Essa expansão cria pressão dentro do jato e a pressão do gás ao redor do jato não diminui. Como resultado, a pressão do gás excede a pressão dentro do jato e, em seguida, é comprimida. Neste ponto, as partes do jato convergem e restauram o contato. Se certas áreas se tornarem instáveis, isso pode afetar todo o feixe. É importante notar o fato de que após a expansão e contração o fluxo se move não diretamente, mas ao longo de um caminho curvo. Fluxos curvos provavelmente sofrem de instabilidade centrífuga e, portanto, formam uma estrutura de vórtice.
Modelos computacionais mostram que os jatos relativísticos perdem a estabilidade devido à instabilidade centrífuga, que inicialmente afeta apenas o contato com o gás galáctico. Essa instabilidade é tão perigosa que o jato não fica de pé e é inferior a turbulento.
O estudo desses processos permitirá que você entenda melhor a impressionante estabilidade dos jatos astrofísicos. Também ajudará a entender as duas classes e as razões de sua aparição.
