Исходящие от разнообразных объектов в космосе огромные двухсторонние потоки вещества устроены по одному и тому же принципу, заявили астрофизики из Китая в The Astrophysical Journal. Речь идет об очень эффектном явлении, которое называют астрофизическими джетами.
Чаще всего его упоминают при описании активности массивных черных дыр: когда они особенно интенсивно поглощают окружающее вещество, то физически как бы «не успевают» вбирать все, что к себе притягивают, и часть этого вещества, наоборот, разгоняется и уносится прочь в двух противоположных направлениях — от полюсов черной дыры. Получаются великолепные плазменные фонтаны, которые могут протягиваться на расстояния в тысячи световых лет. Они получили название релятивистских струй.
Но дело в том, что, по сути, ровно то же самое или как минимум нечто очень похожее наблюдают и у других объектов в космосе. К примеру, подобным образом вещество часто рвется с двух сторон от полюсов молодых, только зарождающихся звезд. Они в процессе своего формирования тоже поглощают очень много окружающего вещества, и так же, как черные дыры, создают вокруг себя аккреционный диск, то есть диск притягиваемого и вбираемого вещества. Кроме того, похожие струи замечают возле нейтронных звезд.
Астрофизики давно задаются вопросом, является ли все это одним и тем же явлением с точки зрения физики. Есть разные версии природы этих фонтанов. Одной из самых убедительных считают гипотезу о том, что они возникают под действием магнитного поля «родительского» объекта. Предполагают также, что над полюсами силовые линии этого магнитного поля принимают форму «башен».
Меж тем авторы нынешнего исследования считают, что полностью ни одна из этих версий не объясняет наблюдаемую картину джетов, и предложили совершенно другую теорию: они подозревают, что на самом деле эти потоки создаются примерно так, как движется горящее топливо в сопле реактивного двигателя — так называемом сопле Лаваля.
Исследователи объяснили, что благодаря особой форме вещество в нем сначала разгоняется до скорости звука к моменту подхода к узкому «горлу» сопла, а потом по мере расширения его стенок разгоняется уже до сверхзвуковых скоростей. Астрофизики считают, что в роли стенок сопел в астрофизических струях выступает давление окружающей среды: возле массивного объекта вещества много, среда плотная, давление большое, а по мере удаления оно уменьшается, и возникает ситуация, очень похожая на то, что происходит в сопле: вещество сильно разгоняется.
Ранее астрономы понаблюдали, как вещество в плотном молекулярном облаке сжимается и превращается в новорожденную звезду.
