Возможные причины наличия разнонаправленных (несоосных/сменяющих направление) джетов у активных галактических ядер и роль аккреции, спина ЧД и магнитных полей.
1) Переключение ориентации источника (смена оси джета во времени)
- Слияние чёрных дыр: быстрый «спин‑флип» в результате слияния приводит к новой ориентации спина и, следовательно, джета.
- Хаотическая (многоэпохная) аккреция: последовательные пакеты аккреции с разными угловыми моментами меняют направление аккреционного диска и со временем ориентацию джета (рестарты джета с разными направлениями).
- Диск «разрывается» (disk tearing) или сильный наклон приводит к тому, что разные кольца диска имеют разные плоскости — возможны эпизоды с отличной осью джета.
2) Двойные/многочленные системы
- Бинарная сверхмассивная ЧД: две ЧД дают две независимые пары джетов с разными ориентациями.
- Соседняя активность (взятая по времени или пространству) даёт видимость разнонаправленных структур.
3) Прецессия и ламинарные/волновые эффекты
- Лендс–Тиррингова прецессия наклонённого диска вокруг вращающейся ЧД: диск и связанный с ним джет будут прецессировать с частотой, примерно
${\Omega }_{\mathrm{LT}}\sim \frac{2GJ}{c^2{r}^3}$, где $J=a\frac{G{M}^2}{c}$ — момент импульса ЧД. Это даёт синусоидальную смену направления (предвестники S‑/Z‑/helical структур).
- Динамическое влияние спутников/гравитационных возмущений.
4) Влияние внешней среды и гидродинамическое искривление
- Давление, плотностные градиенты или ветровые потоки в межгалактической среде изгибают джет (apparent misalignment).
- Обратный поток (backflow) и реликты давних активностей формируют «крылья» (X‑образные радиогалактики).
5) Магнитные/плазменные эффекты и нестабильности
- Изменение полярности или распределения кольцевого/полоидального магнитного потока в диске может менять направление и симметрию излучаемого потока.
- Кинковые (kink) или другие магнитогидродинамические нестабильности деформируют и могут менять направление локально; устойчивость зависит от степени намагниченности.
Роль аккреции, спина ЧД и магнитных полей в формировании и устойчивости джетов
1) Аккреция
- Режим аккреции (тонкий радиативный диск vs радиационно‑неэффективный «ADAF»/RIAF) определяет давление, масштабы и способность захватывать магнитный поток. Непрерывная, когерентная аккреция выравнивает диск и спин (Bardeen–Petterson) → стабильная ось джета; хаотическая аккреция ведёт к частым реориентациям.
- Скорость и суммарный угловой момент аккреции определяют скорость изменения спина ЧД и время выравнивания.
2) Спин чёрной дыры
- Спин задаёт энерговыход джета через механизм Бландфорд–Знаек: мощность примерно масштабируется как
$P_{\mathrm{BZ}}\propto B^2{r}_g^2{a}^{2}c$, где $r_g=GM/c^2$, $a$ — безразмерный спин. Большой $a$ → мощный устойчиво направленный джет.
- Направление спина обычно определяет главную ось джета; быстрые изменения спина (слияния/сильная аккреция) меняют ориентацию джета.
3) Магнитные поля
- Ключевая величина — магнитный поток, связанный с ЧД. Накопление сильного полоидального поля даёт состояние MAD (magnetically arrested disk), которое способно генерировать мощные, хорошо коллимированные и относительно устойчивые джеты.
- Магнитизация плазмы характеризуется параметром
$\sigma =\frac{B^2}{4\pi \rho c^2}$. При высокой $\sigma$ джет Poynting‑dominated, хорошо коллимирован, но подвержен магнитным нестабильностям (kink), если тороидальная компонента $B_{\varphi }$ доминирует над полоидальной $B_p$. Условие устойчивости приближённо связано с критерием Краскала‑Шаффа (kink‑criterion).
- Реконнекция и смена полярности поля приводят к интермиттенции и возможной смене направления активного струяния на больших временных интервалах.
Короткие итоговые указания для наблюдений/диагностики причин
- X‑/Z‑формы и симметрия «крыльев» → рестарт/спин‑флип или backflow.
- Спиральные/гелиcные структуры и плавная смена направления → прецессия (L‑T или бинарная).
- Наличие двух несоседних пар джетов с разными центрами → бинарные ЧД.
- Поляризация, RM‑градиенты и спектральные возрастные карты помогают отличить магнитные/гидродинамические причины от смен ориентации источника.
Заключение: разнонаправленные джеты обычно возникают из комбинации смен ориентации источника (слияния, хаотическая аккреция, диск‑разрывы), прецессии и взаимодействия с окружающей средой; устойчивость и мощность джета сильно зависят от величины и направления спина ЧД, режима аккреции и накопленного магнитного потока (MAD vs слабонамагниченный диск), а также от магнитных нестабильностей, определяемых $\sigma$ и соотношением $B_p$ и $B_{\varphi }$.