Процесс Блэндфорда-Знаека

Объяснение того, как работают квазары

Процесс Блэндфорда-Знаека — это механизм извлечения энергии из вращающейся черной дыры , ^{[1] [2],} представленный Роджером Блэндфордом и Романом Знаеком в 1977 году. ^[3] Этот механизм является наиболее предпочтительным описанием того, как астрофизические джеты образуются вокруг вращающихся сверхмассивных черных дыр . Это один из механизмов, которые питают квазары или быстро аккрецирующие сверхмассивные черные дыры. ^[4] Вообще говоря, было показано, что выходная мощность аккреционного диска значительно больше выходной мощности, извлекаемой непосредственно из дыры через ее эргосферу . ^{[5] [6]} Следовательно, наличие (или отсутствие) полоидального магнитного поля вокруг черной дыры не является определяющим в ее общей выходной мощности. Было также высказано предположение, что механизм играет решающую роль в качестве центрального двигателя для гамма-всплеска . ^[7]

Физика механизма

Как и в процессе Пенроуза , эргосфера играет важную роль в процессе Блэндфорда-Знаека. Для того чтобы извлечь энергию и угловой момент из черной дыры, электромагнитное поле вокруг дыры должно быть изменено магнитосферными токами. Для того чтобы управлять такими токами, электрическое поле не должно быть экранировано, и, следовательно, вакуумное поле, созданное внутри эргосферы удаленными источниками, должно иметь неэкранированную компоненту. Наиболее предпочтительным способом обеспечения этого является каскад e ^± пар в сильном электрическом и радиационном поле. ^[8] Поскольку эргосфера заставляет вращаться магнитосферу внутри себя, исходящий поток углового момента приводит к извлечению энергии из черной дыры.

Процесс Блэндфорда-Знаека требует аккреционного диска с сильным полоидальным магнитным полем вокруг вращающейся черной дыры. Магнитное поле извлекает энергию спина, и мощность может быть оценена как плотность энергии на скорости светового цилиндра, умноженная на площадь:

${\displaystyle P=B^{2}\left({\frac {r}{r_{c}}}\right)^{4}r_{c}c={\frac {B^{2}r^{4}\omega ^{2}}{c}},}$

где B — напряженность магнитного поля, — радиус Шварцшильда , а ω — угловая скорость . ^[4] ${\displaystyle r_{c}}$

Смотрите также

• Процесс Пенроуза , еще один механизм извлечения энергии из черной дыры
• Излучение Хокинга , еще один механизм извлечения массы, а значит и энергии из черной дыры.
• Астрофизические струи , крупные структуры, наблюдаемые вокруг некоторых квазаров и созданные процессом Блэндфорда-Знаека и/или процессом Пенроуза.

Ссылки

1. Фролов, Валерий П.; Зельников, Андрей (2011), Введение в физику черных дыр, Оксфорд: Oxford University Press , ISBN 978-0-19-969229-3, ЗБЛ  1234.83001, (Глава 8.9: Черные дыры во внешнем магнитном поле).
2. Ли, Роберт (2019-01-31). "Как черные дыры питают релятивистские джеты". Medium . Получено 2020-09-10 .
3. Блэндфорд, РД; Знаек, РЛ (1977-07-01). «Электромагнитное извлечение энергии из черных дыр Керра». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 179 (3): 433–456. arXiv : astro-ph/0506302 . doi : 10.1093/mnras/179.3.433 . ISSN  0035-8711.
4. Frank, Juhan; King, Andrew; Raine, Derek J. (февраль 2002 г.). Accretion Power in Astrophysics (третье изд.). Кембридж, Великобритания: Cambridge University Press. Bibcode : 2002apa..book.....F. ISBN 0521620538.
5. Livio, M.; Ogilvie, GI; Pringle, JE (1999-02-01). «Извлечение энергии из черных дыр: относительная важность механизма Блэндфорда-Знаека». The Astrophysical Journal . 512 (1): 100–104. arXiv : astro-ph/9809093 . Bibcode : 1999ApJ...512..100L. doi : 10.1086/306777 .
6. МакКинни, Джонатан С. (2005-09-01). «Полная и реактивная мощность Блэндфорда-Знаека в присутствии аккреционного диска». The Astrophysical Journal Letters . 630 (1): L5–L8. arXiv : astro-ph/0506367 . Bibcode : 2005ApJ...630L...5M. doi : 10.1086/468184. S2CID  18743811.
7. Ли, ХК; Вийерс, РАМДж; Браун, GE (2000). «Процесс Блэндфорда-Знаека как центральный двигатель для гамма-всплеска». Physics Reports . 325 (3): 83–114. arXiv : astro-ph/9906213 . Bibcode : 2000PhR...325...83L. doi : 10.1016/S0370-1573(99)00084-8. ISSN  0370-1573. S2CID  7936182.
8. Камензинд, М.: «Компактные объекты в астрофизике» (Springer 2007, ISBN 978-3-540-25770-7 ), стр. 500, 505. 

Внешние ссылки

Физики идентифицируют двигатель, питающий энергетические лучи черной дыры. Статья в журнале Quanta Magazine о сценариях SANE и MAD процесса Блэндфорда-Знаека.