Кратко — сначала механизмы, затем конкретный наблюдательный тест и ожидаемые отличия.
Механизмы образования релятивистских джетов
- Источник энергии: аккреция на сверхмассивную чёрную дыру (АД) и/или вращение самой ДЧ. Энергия выходит в виде магнитного потока (Poynting flux) и/или кинетической энергии выброшенного газа/пар.
- Магнитные механизмы (примерно Blandford–Znajek, Blandford–Payne):
- Вращающаяся ДЧ/аккреционный диск влечёт за собой магнитные линии → сильное тороидальное и полевой (полоидальный) B-поле. По Blandford–Znajek энергия извлекается из вращения ДЧ через магнитные поля.
- Джет запускается и коллимируется магнитными силами (магнитный «шланг», hoop stress) и ускоряется за счёт разности магнитного давления и преобразования Poynting flux в кинетическую энергию частиц.
- Ключевая величина — магнитизация: $\sigma \sim \frac{B^2}{4\pi \Gamma \rho c^2}$. Если $\sigma \gg 1$, поток Poynting‑доминирующий.
- Гидродинамические/кинетические механизмы:
- Энергия прежде всего в кинетической форме потока частицы/пары; запуск связан с термическим/радиационным давлением или механическим выталкиванием из диска/короны.
- Коллимирование и ускорение происходит за счёт давления внешней среды, внутренних давлений и ударов (internal shocks) — преобразование кинетической энергии в тепловую и в высокоэнергетичные частицы при шоках.
- Ускорение и преобразование энергии:
- В MHD‑джете начальная Poynting‑энергия может преобразовываться в кинетическую: Poynting flux $S\sim \frac{c}{4\pi }\mathbf{E}\times \mathbf{B}\approx \frac{c}{4\pi }{B}^2$ перераспределяется в кинетический поток $F_k\sim \Gamma \dot{M}{c}^2$. Асимптотическая Лоренц‑фактор связана с удельной энергией $\mu$ потока: ${\Gamma }_{\infty }\lesssim \mu$.
- В гидродинамике ускорение часто ступенчатое через серию ударов/реколлимационных шоков; наблюдаются яркие узлы и спектральные признаки ускорения частиц.
Наблюдательный тест, отличающий магнитно‑доминирующие и гидродинамические сценарии
Предложение: высокоразрешающая многочастотная VLBI‑кампанию в полном наборе Стокс-параметров (I,Q,U,V) с мониторингом во времени + сопутствующие оптические/рентген/γ наблюдения. Конкретно измерять:
- поперечные профили Rotation Measure (RM) через несколько частот;
- поперечное распределение линейной поляризации (степень и направление EVPA);
- временную эволюцию поляризации и светкривых отдельных компонентов; собственные движения (proper motions) и ускорение компонентов; спектральные индексы узлов и межузельных областей.
Ожидаемые сигналы для двух сценариев
- Магнитно‑доминирующий джет (MHD / Poynting‑dominated):
- наличие устойчивых поперечных градиентов RM (монотонный градиент через сечение джета), указывающих на тороидальную/спиральную компоненту B‑поля. RM может менять знак поперёк струи.
- высокая фракционная линейная поляризация и упорядоченный EVPA вдоль или перпендикулярно оси (в зависимости от проекции спирального поля); низкая деполяризация при переходе по частоте.
- постепенное ускорение (увеличение $\Gamma$ с расстоянием) и отсутствие только одного доминирующего яркого шока — энергия преобразуется постепенно; высокоэнергетические флейры с высокой поляризацией (реконнекционные события).
- малое циркулярное поляризация (зависит от состава), но систематические знаки RM и стабильные поляризационные структуры.
- Гидродинамический / шоковый джет:
- отсутствие устойчивых упорядоченных поперечных RM‑градиентов (RM более хаотичен, обусловлен внешней средой или турбулентным полем).
- яркие, компактные узлы (реколлимационные/ударные), характерная спектральная эволюция при прохождении шока (оптические/радиофлейры с хроматичностью), изменение EVPA при шоковом сжатии (поляризация часто ориентирована перпендикулярно направлению движения на шоке).
- быстрая смена поляризации и меньшая стабильность упорядоченной структуры B‑поля; сильные синхронизированные мультидиапазонные всплески, совместимые с internal‑shock сценариями.
Коротко: если VLBI показывает устойчивый, монотонный поперечный RM‑градиент + высокие степени упорядоченной линейной поляризации и постепенное ускорение — это в пользу магнитно‑доминирующего джета. Если наблюдаются яркие шоковые узлы с соответствующей спектро‑временной эволюцией, хаотичная/низкая поляризация и отсутствие систематичных RM‑градиентов — в пользу гидродинамики.
(Для достоверности теста важно: многочастотность для RM, высокое угловое разрешение для поперечных сечений и временной мониторинг для динамики.)