La formación y potencia de chorros astrofísicos son fenómenos muy complejos que están asociados con muchos tipos de fuentes astronómicas de alta energía. Probablemente surgen de interacciones dinámicas dentro de los discos de acreción , cuyos procesos activos están comúnmente conectados con objetos centrales compactos como agujeros negros , estrellas de neutrones o púlsares . Una explicación es que los campos magnéticos enredados están organizados para apuntar dos haces diametralmente opuestos lejos de la fuente central en ángulos de sólo varios grados de ancho (c. > 1%). [2] Los chorros también pueden verse influenciados por un efecto de la relatividad general conocido como arrastre de fotogramas . [3]
Los chorros relativistas son haces de materia ionizada acelerados cerca de la velocidad de la luz. La mayoría han sido asociadas observacionalmente con agujeros negros centrales de algunas galaxias activas , radiogalaxias o quásares , y también con agujeros negros estelares galácticos , estrellas de neutrones o púlsares . Las longitudes de los haces pueden oscilar entre varios miles, [6] cientos de miles [7] o millones de pársecs. [2] Las velocidades de los chorros cuando se acercan a la velocidad de la luz muestran efectos significativos de la teoría especial de la relatividad ; por ejemplo, emisión relativista que cambia el brillo aparente del haz. [8]
Los agujeros negros centrales masivos en las galaxias tienen los chorros más poderosos, pero su estructura y comportamiento son similares a los de las estrellas de neutrones galácticas más pequeñas y a los agujeros negros . Estos sistemas SMBH a menudo se denominan microcuásares y muestran una amplia gama de velocidades. El chorro SS 433 , por ejemplo, tiene una velocidad media de 0,26 c . [9] La formación de chorros relativistas también puede explicar los estallidos de rayos gamma observados , que tienen los chorros más relativistas conocidos, siendo ultrarelativistas . [10]
Los mecanismos detrás de la composición de los chorros siguen siendo inciertos, [11] aunque algunos estudios favorecen modelos en los que los chorros están compuestos de una mezcla eléctricamente neutra de núcleos , electrones y positrones , mientras que otros son consistentes con chorros compuestos de plasma de positrones y electrones. [12] [13] [14] Se esperaría que los núcleos traza arrastrados por un chorro relativista de positrones y electrones tuvieran una energía extremadamente alta, ya que estos núcleos más pesados deberían alcanzar una velocidad igual a la velocidad del positrón y el electrón.
La rotación como posible fuente de energía.
Debido a la enorme cantidad de energía necesaria para lanzar un chorro relativista, es posible que algunos chorros sean impulsados por agujeros negros en rotación . Sin embargo, la frecuencia de fuentes astrofísicas de alta energía con chorros sugiere combinaciones de diferentes mecanismos identificados indirectamente con la energía dentro del disco de acreción asociado y las emisiones de rayos X de la fuente generadora. Se han utilizado dos teorías tempranas para explicar cómo se puede transferir energía de un agujero negro a un chorro astrofísico:
Proceso Blandford-Znajek . [15] Esta teoría explica la extracción de energía de los campos magnéticos alrededor de un disco de acreción, que son arrastrados y retorcidos por el giro del agujero negro. Entonces es factible lanzar material relativista mediante el endurecimiento de las líneas de campo.
Mecanismo de Penrose . [16] Aquí se extrae energía de un agujero negro en rotación mediante arrastre de cuadros , lo que luego fue demostrado teóricamente por Reva Kay Williams como capaz de extraer energía y momento de partículas relativistas, [17] y posteriormente se demostró que es un posible mecanismo para la formación de chorros. . [18] Este efecto incluye el uso del gravitomagnetismo relativista general .
Chorros relativistas de estrellas de neutrones
El púlsar IGR J11014-6103 con origen de remanente de supernova, nebulosa y chorro
También se pueden observar chorros procedentes de estrellas de neutrones en rotación. Un ejemplo es el púlsar IGR J11014-6103 , que tiene el mayor chorro observado hasta ahora en la Vía Láctea , y cuya velocidad se estima en un 80% de la velocidad de la luz (0,8 c ). Se han obtenido observaciones de rayos X, pero no se ha detectado ninguna firma de radio ni disco de acreción. [19] [20] Inicialmente, se suponía que este púlsar giraba rápidamente, pero mediciones posteriores indican que la velocidad de giro es de sólo 15,9 Hz. [21] [22] Una velocidad de giro tan lenta y la falta de material de acreción sugieren que el chorro no está impulsado por rotación ni por acreción, aunque parece alineado con el eje de rotación del púlsar y perpendicular al verdadero movimiento del púlsar.
Otras imágenes
Ilustración de la dinámica de un proplyd , incluido un jet.
Centauro A en rayos X que muestra el chorro relativista
El jet M87 visto por el Very Large Array en radiofrecuencia (el campo de visión es más grande y está girado con respecto a la imagen de arriba).
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enlaces externos
NASA – Pregúntele a un astrofísico: Jets bipolares de agujeros negros
SPACE.com – Física retorcida: cómo brotan los agujeros negros
Blandford, Roger; Agol, Eric; Broderick, Avery; Hola, Jeremy; Koopmans, León; Lee, Hee Won (2001). "Objetos compactos y discos de acreción". arXiv : astro-ph/0107228v1 .
Video del Hubble muestra una colisión de choque dentro de un chorro de agujero negro (artículo)