Polaire stralen worden vaak gevonden rond objecten met draaiende accretieschijven - van nieuw gevormde sterren tot verouderende neutronensterren. In het laatste geval worden jets die uit actieve sterrenstelsels zoals quasars komen, met hun stralen ruwweg op de aarde gericht, blazars genoemd.
De fysica die ten grondslag ligt aan de productie van poolstralen op welke schaal dan ook, wordt niet volledig begrepen. Het is waarschijnlijk dat draaiende magnetische krachtlijnen, gegenereerd binnen een draaiende accretieschijf, plasma vanuit het gecomprimeerde centrum van de accretieschijf naar de nauwe stralen leiden die we waarnemen. Maar welk proces van energieoverdracht het straalmateriaal precies de ontsnappingssnelheid geeft die nodig is om helder te worden geworpen, staat nog ter discussie.
In de extreme gevallen van accretieschijven met zwart gat verkrijgt het straalmateriaal ontsnappingssnelheden die dicht bij de lichtsnelheid liggen - wat nodig is als het materiaal moet ontsnappen uit de omgeving van een zwart gat. Polaire jets die met dergelijke snelheden worden uitgeworpen, worden gewoonlijk relativistische jets genoemd.
Relativistische stralen van blazars die energetisch over het elektromagnetische spectrum worden uitgezonden - waar radiotelescopen op de grond hun laagfrequente straling kunnen opvangen, terwijl ruimtetelescopen, zoals Fermi of Chandra, hoogfrequente straling kunnen opvangen. Zoals je kunt zien aan de hoofdafbeelding van dit verhaal, kan Hubble optisch licht opvangen van een van de M87-stralen - hoewel op de grond gebaseerde optische waarnemingen van een 'nieuwsgierige rechte straal' van M87 al in 1918 werden opgenomen.
Een recent overzicht van gegevens met hoge resolutie verkregen uit Very Long Baseline Interferometry (VLBI) - waarbij gegevensinvoer van geografisch verre radiotelescoopschotels in een gigantische virtuele telescooparray is geïntegreerd - geeft wat meer inzicht (hoewel slechts een klein beetje) in de structuur en dynamiek van stralen van actieve sterrenstelsels.
De straling van dergelijke stralen is grotendeels niet-thermisch (d.w.z. geen direct gevolg van de temperatuur van het straalmateriaal). Radio-emissie is waarschijnlijk het gevolg van synchrotroneffecten - waarbij elektronen snel ronddraaien binnen een magnetisch veld en straling uitzenden over het hele elektromagnetische spectrum, maar over het algemeen met een piek in radiogolflengten. Het inverse Compton-effect, waarbij een botsing van een foton met een snel bewegend deeltje meer energie en dus een hogere frequentie aan dat foton geeft, kan ook bijdragen aan de straling met hogere frequentie.
Hoe dan ook, VLBI-waarnemingen suggereren dat blazar-jets zich vormen binnen een afstand van tussen de 10 of 100 keer de straal van het superzware zwarte gat - en welke krachten dan ook werken om ze te versnellen tot relativistische snelheden, ze mogen alleen werken over de afstand van 1000 keer die straal. De stralen kunnen dan over lichtjaarafstanden stralen, als gevolg van die initiële impulsdruk.
Schokfronten zijn te vinden nabij de basis van de jets, die punten kunnen vertegenwoordigen waarop magnetisch aangedreven stroming (Poynting flux) vervaagt tot kinetische massastroom - hoewel magnetohydrodynamische krachten blijven werken om de straal gecollimeerd te houden (dwz binnen een smalle straal) lichtjaar afstanden.
Dat was ongeveer net zoveel als ik uit dit interessante, maar soms jargon-dichte, papier heb weten op te halen.
Verder lezen: Lobanov, A. Fysische eigenschappen van blazar-jets uit VLBI-waarnemingen.
