Процес Блендфорда — Знаєка

Процес Блендфорда-Знаєка — механізм вилучення енергії з обертової чорної діри^[1][2], запропонований Роджером Блендфордом та Романом Знаєком у 1977 році^[3]. Цей механізм є найпопулярнішим описом того, як навколо обертових надмасивних чорних дір формуються астрофізичні струмені. Припускають, що це один з механізмів, що живлять квазари^[4] та гамма-спалахи^[5].

Активне ядро галактики з релятивістськими струменями.

Фізика механізму

Лінії магнітного поля навколо струменів квазара.

Як і в процесі Пенроуза, ергосфера відіграє важливу роль у процесі Блендфорда-Знаєка. Щоб вилучити енергію та кутовий момент з чорної діри, магнітосферні струми мають змінити електромагнітне поле навколо діри. Щоб збуджувати такі струми, електричне поле не повинно екрануватися, і, отже, вакуумне поле, створене всередині ергосфери віддаленими джерелами, повинно мати неекранований компонент. Найбільш імовірним способом забезпечення цього є каскад e^± пар у сильному електричному та радіаційному полі^[6]. Коли ергосфера змушує магнітосферу всередині неї обертатися, вихідний потік кутового моменту призводить до вилучення енергії з чорної діри.

Процес Блендфорда-Знаєка вимагає акреційного диска з сильним полоїдальним магнітним полем навколо обертової чорної діри. Магнітне поле вилучає енергію обертання, а потужність можна оцінити як густину енергії на циліндрі руху зі швидкістю світла, помножену на площу:

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

де B — напруженість магнітного поля, ${\displaystyle r_{c}}$ — радіус Шварцшильда, а ω — кутова швидкість^[4].

Загалом, було продемонстровано, що вихідна потужність акреційного диска значно більша, ніж вихідна потужність, що вилучається безпосередньо з чорної діри через її ергосферу^[7][8]. Отже, наявність (чи відсутність) полоїдального магнітного поля навколо чорної діри не є визначальною для її загальної вихідної потужності.

Див. також

• Процес Пенроуза — ще один механізм видобування енергії з чорної діри
• Випромінювання Гокінга — інший механізм втрати маси, а отже, й енергії чорної дірою
• Астрофізичні джети — великі структури, що спостерігаються навколо деяких квазарів і утворюються внаслідок процесу Блендфорда—Знайека або процесу Пенроуза