Les trous noirs supermassifs cachés dans les centres galactiques sont souvent décrits comme des monstres cosmiques. Cependant, ce sont des bêtes pratiquement invisibles. Pour les trouver, il est nécessaire de mesurer la vitesse des nuages de gaz tournant autour d'eux.
Cependant, parfois, ils déclarent leur existence, libérant de puissants jets transportant des volumes d’énergie si énormes qu’ils sont capables de masquer toute la lueur des étoiles galactiques. Ces jets relativistes sont deux flux de plasma se déplaçant dans des directions opposées à des vitesses proches de la lumière.
Mais la physique qui les contrôle reste mystérieuse pendant longtemps. Une nouvelle recherche tente de faire la lumière sur certaines des raisons de l’apparence inhabituelle des jets. Leur exclusivité réside dans une stabilité impressionnante. Ils parviennent à s'échapper d'une région de la taille d'un horizon d'événements et à s'éloigner de la galaxie hôte tout en conservant leur forme d'origine. Cela correspond à une longueur égale à un milliard de fois le rayon d'origine. Imaginez comment une fontaine est extraite d'un tuyau d'une largeur de 1 cm et reste stable pendant 10 000 km. Mais à grande distance, les jets perdent leur cohérence et développent des structures allongées qui ressemblent souvent à des tourbillons. Ainsi, ils sont sujets à une certaine instabilité, changeant d'apparence.
Dichotomie Jet
Le premier jet astrophysique en 1918 a été remarqué par Geber Curtis. Il a déterminé que le phénomène devrait avoir un lien avec le noyau de la galaxie elliptique M87.
Dans les années 1970 Bernie Fanaroff et Julia Riley ont pu explorer un grand nombre de jets. Ils ont compris qu'ils pouvaient être divisés en 2 classes: ceux dont la luminosité diminuait avec la distance et ceux dont la luminosité augmentait sur les bords. Le second type est 100 fois plus lumineux que le premier. Les deux sont dotés d'une forme légèrement différente à leur extrémité - la première ressemble à un panache clignotant et la seconde - à un écoulement turbulent étroit.
Lorsque le courant de jet reçoit une accélération d'un trou noir, il atteint 99,9% de la vitesse de la lumière. À une telle vitesse, le flux de temps dans le jet mesuré par un observateur externe ralentit, conformément à la théorie particulière d'Einstein. Différentes parties du jet sont échangées entre elles et protègent ainsi leur intégrité.
Éjecté d'un trou noir, le jet se dilate sur le côté. Cette expansion crée une pression à l'intérieur du jet et la pression de gaz autour du jet ne diminue pas. En conséquence, la pression du gaz dépasse la pression à l'intérieur du jet, puis comprimée. À ce stade, les parties du jet convergent et rétablissent le contact. Si certaines zones deviennent instables, cela peut affecter tout le faisceau. Il est important de noter qu'après l'expansion et la contraction, le flux ne se déplace pas directement, mais sur une trajectoire courbe. Les cours d'eau courbés sont susceptibles de souffrir d'une instabilité centrifuge et forment donc une structure vortex.
Des modèles informatiques montrent que les jets relativistes perdent en stabilité à cause de l'instabilité centrifuge, qui n'affecte initialement que leur contact avec le gaz galactique. Cette instabilité est tellement dangereuse que le jet ne se lève pas et est inférieur à turbulent.
L'étude de ces processus vous permettra de mieux comprendre l'impressionnante stabilité des jets astrophysiques. Cela vous aidera également à comprendre les deux classes et les raisons de leur apparition.
