Un jet astrofizic (denumit în continuare „jet”) este un fenomen foarte des observat în astronomie , când norii de materie se formează de-a lungul axei de rotație a unui obiect compact. În timp ce jeturile sunt încă obiectul unor cercetări în curs de desfășurare pentru a înțelege formarea și funcția lor, cele mai probabile două ipoteze ale originii lor sunt interacțiunile dinamice într-un disc de acumulare sau un proces asociat. Cu un obiect central foarte dens (cum ar fi o gaură neagră sau o stea de neutroni ). Când materia este evacuată la o viteză apropiată de viteza luminii, aceste obiecte sunt numite „jeturi relativiste”, din cauza efectelor importante ale relativității speciale . Cele mai mari jeturi sunt cele care provin din găurile negre din galaxiile active precum quasarele sau galaxiile radio . Alte sisteme pot găzdui, de asemenea, jeturi, cum ar fi stele variabile cataclismice , binare X și stele variabile de tip T Tauri . De obiecte de Herbig-Haro sunt generate de interacțiunea dintre jeturile în mediul interstelar . Cele jeturi bipolare sau jeturi pot fi de asemenea asociate cu protostars (stele tinere in formare), sau stele evoluate numite protonébuleuses planetare ( de multe ori sub formă de bipolară nebuloase ).
Multe obiecte stelare care au discuri de acumulare au jeturi, dar cele care provin din găuri negre supermasive sunt, în general, cele mai rapide și mai active. Deși nu se știe încă cum discurile de acumulare accelerează jeturile sau produc plasmă electron-pozitron, se crede că generează câmpuri magnetice încurcate care accelerează și concentrează jeturile. De hidrodinamicii de tuyere de Laval furnizează o indicație a mecanismelor implicate.
Cele jeturi relativiste sunt jeturi foarte puternice de plasmă , care ating viteze aproape de viteza luminii și sunt emise de câteva găuri negre centrale galaxii active , ( în special galaxii de radio și quasari ), cele găuri negre stelare , și stelele neutronice . Lungimea lor poate ajunge la câteva mii și chiar câteva sute de mii de ani lumină, înregistrarea fiind de aproape 1,5 milioane de ani lumină. Dacă viteza jetului este apropiată de viteza luminii, efectele relativității speciale speciale sunt considerabile; de exemplu, radiația relativistă (ro) va schimba strălucirea aparentă a razei (vezi jeturile „unilaterale” de mai jos). Mecanica din spatele acestor două creații cu jet și compoziția jeturilor sunt încă subiectul multor dezbateri în cadrul comunității științifice. Compoziția unui jet poate varia, unele studii favorizează o schemă în care jeturile sunt compuse dintr-un amestec neutru electric de nuclee , electroni și pozitroni , în timp ce altele sunt realizate uniform din plasmă electron-pozitron.
Găurile negre masive din centrul galaxiilor au cele mai puternice jeturi. Jeturi similare mult mai mici se dezvoltă din stele de neutroni și găuri negre stelare . Aceste sisteme sunt adesea numite microquasari . Luați exemplul sistemului SS 433 , al cărui jet s-a observat că atinge o viteză de 0,23 c , deși alți microquasari ating viteze de jet mult mai mari (dar încă nu măsurate). Jeturile mai slabe și mai puțin relativiste pot fi legate de multe sisteme binare, mecanismul de accelerație al acestor jeturi poate fi similar cu procesul de reconectare magnetică observat în magnetosfera Pământului , precum și în vântul solar .
Principala ipoteză care există în astrofizică este că formarea jeturilor relativiste este cheia care explică producția de explozii de raze gamma (sau SRG). Aceste jeturi au un factor Lorentz de ~ 100 sau mai mult (adică o viteză de peste 0,99995 c sau cam așa), ceea ce le face cele mai rapide obiecte cerești cunoscute până în prezent.
Una dintre cele mai bune abordări pentru a observa mecanismele care produc jeturi este de a determina compoziția unui jet peste o rază direct observabilă. Majoritatea observațiilor și analizelor arată că jeturile sunt compuse în principal din plasmă electron- pozitron .
Urmele nucleelor scanate într-un jet relativist de electroni-pozitroni ar trebui să emită multă energie, deoarece acești nuclei mai grei ating o viteză egală cu viteza pozitronilor și a electronilor.
Producția de raze de 5 MeV electron-pozitron în laborator face posibilă studierea unor aspecte precum efectul de șoc al SRG-urilor și modul în care diferite particule interacționează cu și în interiorul razelor electronice relativiste-pozitroni (de exemplu, modul în care razele electron-pozitron se unesc între ele ).
Din cauza cantității enorme de energie necesară pentru a propulsa un jet relativist, se crede că unele jeturi sunt propulsate de forța de rotație a găurilor negre . Există două teorii foarte cunoscute despre modul în care energia este transferată din gaura neagră în jet.
Jeturile pot fi observate și din stelele de neutroni, cum ar fi pulsarul IGR J11014-6103 (ro) , care produce cel mai mare jet observat în galaxia noastră, Calea Lactee . Acest jet poate fi observat cu raze X și nu are semnătură radio. Jetul IGR J11014-6103 (ro) are o viteză estimată de 0,8 c. Nu este inclus în ultima listă de AMXP (pulsari observați cu raze X) și nu a fost observată nicio creștere a materiei. Se credea că această stea se învârte rapid, dar măsurătorile făcute după această presupunere au arătat că viteza sa de rotație este de numai 15,9 Hz . Această viteză de rotație destul de lentă, precum și lipsa de acumulare a materiei sugerează că acest jet de electroni-pozitroni de 0,8c nu este alimentat de rotație și nici de acumulare. În ilustrație, jetul aliniat cu axa de rotație a pulsarului, este perpendicular pe traiectoria pulsarului și se extinde mai mult de 37 de ani lumină (de zece ori distanța care merge de la soare la cea mai mare stea apropiată de el). În mod ciudat, nori mari de plasmă electron-pozitron sunt uneori văzuți în apropierea stelelor obișnuite de neutroni care nu au jeturi.
În timp ce IGR J11014-6103 nu are un disc de acumulare sau orizont (gaură neagră) , jetul său de 0,8 c nu poate fi alimentat de procesele dezvoltate în secțiunea anterioară.
Centaurus A observat cu raze X dezvăluind jetul relativist.
Jetul M87 observat de radiotelescopul Karl G. Jansky Very Large Array prin undă radio (câmpul vizual este mai mare și rotit în comparație cu imaginea anterioară)
Arhivă de imagini Hubble a jetului relativist de 3C 66B (în) în apropierea UV
În Galaxy NGC 3862, un jet extragalactic de materie proiectat la o viteză apropiată de viteza luminii poate fi observat la un anumit unghi.