Reconfinement shocks in relativistic jets of AGNs

Celem niniejszej pracy była analiza struktury geometrycznej szoków rekolimacyjnych powstających w relatywistycznych wypływach plazmy, czyli dżetach, z centrów galaktyk aktywnych. Pierwsza część pracy przedstawia wstęp teoretyczny, obejmujący podstawy hydrodynamicznego opisu dżetów astrofizycznych w reżimie zarówno nierelatywistycznym oraz relatywistycznym, w tym równanie stanu materii dżetu, oraz podstawowe równania opisujące fale uderzeniowe dla przypadku ponaddźwiękowych prędkości wypływu. Druga część przedstawia szczególny przypadek szoków rekolimacyjnych, czyli szoków stojących w układzie obserwatora, które powstają gdy początkowo swobodnie ekspandujący wypływ jest kolimowany na dalszych odległościach od centrum przez ciśnienie materii otoczenia. Główną częścią pracy było wyprowadzenie równania opisującego kształt szoku rekolimacyjnego, zakładając dla uproszczenia potęgowy profil ciśnienia materii otoczenia oraz relatywistyczne równanie stanu dżetu hydrodynamicznego, a zatem przybliżenie w którym dynamika dżetu zdominowana jest energią wewnętrzną cząstek płynu, a pole magnetyczne dżetu jest zaniedbywalne.

The purpose of this work was to analyze the geometrical structure of reconfinement shocks arising in relativistic plasma outflows, i.e. jets, from the centers of active galaxies. The first part of the work presents the theoretical introduction, covering the basics of hydrodynamic description of astrophysical jets in both non-relativistic and relativistic regimes, including the equation of the state of the jet's matter, and basic equations describing shock waves for the case of supersonic flow velocities. The second part presents a special case of reconfinement shocks, steady shocks, corresponding to the observer, which arise when the initially freely expanding outflow is collimated at further distances from the center by the pressure of the surrounding matter. The main part of the work was the derivation of an equation describing the shape of a reconfinement shock, assuming for simplicity the power pressure profile of the surrounding matter and the relativistic equation of the state of the hydrodynamic jet, and thus the approximation in which the dynamics of the jet is dominated by the internal energy of fluid particles, and the magnetic field of the jet is negligible.