Потік магнітного поля через джет можна розрахувати, вимірюючи його яскравість або зсув ядра, якщо припустити, що джет спрямований під невеликим кутом до лінії спостереження. Вчена з МФТІ розрахувала потік для 48 джерел джетів і порівняла його з критичним потоком, знайденим в рамках моделі «магнітно арештованого диска». Виявилося, що більшість об'єктів знаходяться в режимі, далекому від критичного, тобто обертаються порівняно повільно. Стаття опублікована в.
Астрономи досить часто знаходять космічні об'єкти, з центру яких вириваються потужні струмені плазми, спрямовані вздовж осі обертання об'єкта. Такі струмені називаються джетами. Наприклад, джерелами джетів можуть бути квазари, активні галактики або радіогалактики. Передбачається, що утворення джетів пов'язане з формуванням акреційного диска навколо нейтронної зірки або чорної діри, що обертається, і визначається магнітним полем, що виникає в цьому диску. Втім, поки астрофізики ще не розуміють до кінця механізми подібних процесів. Детальніше про джети можна прочитати в цій статті.
Зокрема, поки що незрозуміло, наскільки великий потік магнітного поля біля горизонту подій чорної діри, яка випромінює джети. Горизонт подій - це поверхня в просторі-часі, після перетину якої спостерігач не може покинути внутрішності чорної діри. У якомусь сенсі горизонт подій визначає розміри чорної діри, до того ж для діри, що не обертається, його радіус збігається з гравітаційним радіусом об'єкта. З одного боку, величину магнітного поля біля горизонту можна розрахувати в рамках однієї з теоретичних моделей, що описують акрецію речовини і утворення джетів. З іншого боку, його можна знайти за яскравістю джета або видимим зміщенням його початку в різних діапазонах спостережень. Однак у всіх цих випадках необхідно враховувати випромінювання, тому без будь-яких додаткових теоретичних міркувань вирахувати потік магнітного поля, що пронизує джет, не можна.
У новій статті фізик Олена Нохріна розглянула джети, спрямовані під невеликим кутом до спостерігача, і вирахувала потік магнітного поля, а також зв'язала його зі швидкістю обертання центральної чорної діри. Припущення про малість кута спостереження виникло з наступної причини. Зазвичай поза джетом (точніше, поза його випромінювальною частиною) магнітне поле є, тобто його силові лінії ніби утворюють тор, «бублик». Воно ж робить найбільший внесок у випромінювання джета, прискорюючи частинки, що утворюють його. Однак внесок у магнітний потік дає тільки магнітне поле, спрямоване вздовж джету. Вимога малості кута потрібна для того, щоб коректно пов'язати астрономічні спостереження з величиною полоїдального поля. Всього вченій вдалося знайти дані по 48 джерелах, джети яких відповідають зробленому наближенню.
Отже, видиму яскравість джету в рамках зазначених наближень можна перерахувати в величину магнітного поля, а значить, визначити повний потік, що протікає через джет ^ br. З іншого боку, велике магнітне поле має призводити до так званого зрушення ядра (core shift) - зміщення видимого початку джету ближче до горизонту подій при збільшенні довжини хвилі, на якій ведуться спостереження. За допомогою цього ефекту теж можна оцінити магнітне поле і знайти повний потік ^ cs в рамках розглянутої моделі. Олена Нохріна виконала такі обчислення для всіх 48 джерел. Виявилося, що в цілому значення ^ br і ^ cs сходяться, хоча в окремих випадках і відрізняються на кілька порядків.
Також фізик оцінила граничний потік, який може протікати через джет, в рамках моделі «магнітно арештованого диска» (magnetically arrested disk, MAD). В рамках цієї моделі акреційний диск знаходиться в рівновазі, а тиск магнітного поля «заморожено». При цьому сумарний потік через джет виявляється тим більше, чим швидше обертається чорна діра, оскільки сумарний потік зберігається (магнітних зарядів не існує). Виявилося, що більша частина розглянутих джерел (36 штук) знаходиться в режимі, далекому від критичного, тобто відносно повільно обертаються. З іншого боку, багато теоретичних моделей передбачають швидке обертання чорної діри. Це дозволяє припустити, що модель магнітно арештованого диска просто не працює для розглянутих об'єктів.
Нарешті, вчена вирахувала, до яких енергетичних втрат призводить обертання чорної діри в рамках розглянутої моделі, і порівняла їх з спостережуваною потужністю випромінювання джета. Виявилося, що ці величини пов'язані ступеневою залежністю, причому експериментальні дані в цілому узгоджуються з теорією. Втім, кореляція тут була виражена не дуже яскраво.
Наприкінці жовтня минулого року астрономам вдалося визначити місце розташування джета, який викидається з аккреційного диска навколо чорної діри в подвійній системі V404 Лебедя. Виявляється, що його оптичний початок «висить» приблизно на відстані 1400 радіусів Шварцшильда від чорної діри, а рентгенівське - на відстані близько п'яти радіусів. Це відкриття дозволило прояснити механізми утворення джетів і прискорення плазми.