Olyan módon, mint a Darth Vader Halálcsillagának legyőzésére irányuló szövetség kialakulása, több mint egy évtizeddel ezelőtt a csillagászok megalapították az egész földi Blazar távcső konzorciumot, hogy megértsék a természet halálrajzi pisztolyt (más néven És a halálos ajtó hangos nevével ellentétben, a GASP elengedhetetlennek bizonyult a természet „LHC” működésének titkainak feltárásában.
„Mivel az univerzum legnagyobb gyorsítója, a blazar fúvókákat fontos megérteni” - mondta Kavli Részecske-Asztrofizika és Kozmológia Intézet (KIPAC) kutatója, Masaaki Hayashida, a megfelelő szerző a nemrégiben írt cikkben, amelyben a KIPAC asztrofizikus, Greg Madejski ismerteti az új eredményeket. „De hogy miként készülnek és hogyan épülnek fel? Még mindig meg akarjuk érteni az alapokat. ”
Blazárok uralják a gamma-sugarak égét, diszkrét foltok az univerzum sötét hátterén. Amint a közeli anyag belemerül egy szupermasszív fekete lyukba a blazár közepén, és „táplálja” a fekete lyukat, ez az energia egy része részecskék sugárzásával visszajut az univerzumba.
A kutatók korábban elméletük szerint az ilyen fúvókákat erős mágneses mező ívek tartják egymással szemben, míg a fúvóka fényét az ezen vékony mágneses mező „vonalai” körül spirálisan mozgó részecskék hozzák létre.
Ennek ellenére a részletek mindeddig viszonylag rosszul megértettek. A közelmúltbeli tanulmány megzavarja a sugárhajtású szerkezet uralkodó megértését, új betekintést adva ezekre a titokzatos, ám hatalmas vadállatokra.
"Ez a munka jelentős lépés ezen fúvókák fizikájának megértése felé" - mondta Roger Blandford, a KIPAC igazgatója. "Ez a fajta megfigyelés teszi lehetővé számunkra, hogy kitaláljuk anatómiájukat."
A megfigyelések teljes éve alatt a kutatók egy adott blazar sugárhajtóra, a 3C279-re összpontosítottak, amely a Szűz csillagképben található, és különféle hullámsávokon figyeli: gamma-sugár, röntgen, optikai, infravörös és rádió. A blazárok folyamatosan villognak, és a kutatók az összes hullámsáv folyamatos változására számítottak. Az év közepén azonban a kutatók látványos változást tapasztaltak a sugárhajtómű optikai és gamma-sugárzásában: egy 20 napos gamma-sugarak fellángolását drámai változás kísérte a sugárhajtómű optikai fényében.
Noha a legtöbb optikai fény nem polarizált - fényből áll, és az összes polarizáció egyenlő keverékével bír - az energetikai részecskék mágneses mező vonalának szélsőséges hajlítása polarizálhatja a fényt. A 20 napos gamma-sugárzás során a sugárcső optikai fénye megváltoztatta polarizációját. Ez a időbeli kapcsolat a gamma-sugárzás és az optikai polarizáció változásai között azt sugallja, hogy a fény mindkét hullámsávban a jet ugyanazon részén jön létre; ezen 20 nap alatt valami a helyi környezetben megváltozott, és az optikai és a gamma-sugárzás változása miatt.
„Meglehetősen jó ötletünk van arra, hogy a sugárhajtóműben hol jön létre az optikai fény; Most, hogy tudjuk, hogy a gammasugarak és az optikai fény ugyanabban a helyen jönnek létre, először tudjuk meghatározni, honnan származnak a gammasugarak ”- mondta Hayashida.
Ennek az ismereteknek messzemenő következményei vannak arra vonatkozóan, hogy egy szupermasszív fekete lyuk miként hoz létre poláris fúvókákat. A sugárhajtóműben felszabaduló energia nagy része gamma sugarak formájában távozik, és a kutatók korábban úgy gondolták, hogy ezt az energiát a fekete lyuk közelében kell kibocsátani, közel ahhoz a helyhez, ahol a fekete lyukba áramló anyag feladja az energiáját a első helyen. Az új eredmények azonban azt sugallják, hogy - mint az optikai fény - a gammasugarak is viszonylag távol vannak a fekete lyuktól. Hayashida és Madejski szerint ez viszont azt sugallja, hogy a mágneses mező vonalainak valamilyen módon segíteniük kell az energiát, hogy messze menjenek a fekete lyuktól, mielőtt gamma sugarak formájában szabadulnának fel.
"Amit mi találtunk, nagyon különbözik attól, amit vártunk" - mondta Madejski. „Az adatok azt sugallják, hogy a gamma-sugarakat nem egy vagy két fénynappal a fekete lyukból termelik [ahogy várták], hanem egy fényévhez közelebb. Ez meglepő. ”
Amellett, hogy felfedi a sugárhajtómű fényét, az optikai fény polarizációjának fokozatos megváltozása valami váratlanul felfedi a sugár általános alakját is: úgy tűnik, hogy a sugárhajtó görbe, amikor elhalad a fekete lyuktól.
"A gamma-sugárzás egy pontján a polarizáció körülbelül 180 fokkal elfordult, amikor a fény intenzitása megváltozott" - mondta Hayashida. "Ez azt sugallja, hogy az egész sugárhajtás görbe".
A blazar sugárhajtómű belső működésének és felépítésének ezen új megértése a sugárhajtású szerkezet új működési modelljét igényli, amelyben a sugár drámai módon görbül, és a legintenzívebb fény távol áll a fekete lyuktól. Madejski szerint itt érkeznek a teoretikusok. „Tanulmányunk nagyon fontos kihívást jelent a teoretikusok számára: hogyan építsen egy sugárhajtóműt, amely potenciálisan energiát hordozhat a fekete lyukból messze? És hogyan tudnánk ezt észlelni? A mágneses mező vonalainak figyelembevétele nem egyszerű. A kapcsolódó számításokat analitikai szempontból nehéz elvégezni, és ezeket rendkívül összetett numerikus sémákkal kell megoldani. ”
Jonathan McKinney, a Stanfordi Egyetem Einstein munkatársa és a mágnesezett fúvókák kialakításának szakértője egyetért azzal, hogy az eredmények annyi kérdést vetnek fel, amennyire válaszolnak. „Régóta vita folyt ezekkel a fúvókákkal kapcsolatban - pontosan arról, hogy honnan jön a gamma-sugárzás. Ez a munka korlátozza a lehetséges sugárhajtású modelleket ”- mondta McKinney, aki nem kapcsolódik a közelmúltbeli tanulmányhoz. "Teoretikus szempontjából izgatott vagyok, mert ez azt jelenti, hogy újra kell gondolni a modelleket."
Mivel az elméleti tudósok megfontolják, hogy az új megfigyelések hogyan illeszkednek a repülőgépek működési modelljébe, Hayashida, Madejski és a kutatócsoport többi tagja továbbra is további adatokat gyűjt. "Nyilvánvaló, hogy ezeket a megfigyeléseket mindenféle fényben el kell végezni, hogy ezt jobban megértsük" - mondta Madejski. „Az ilyen típusú vizsgálat elvégzéséhez hatalmas koordináció szükséges, amely több mint 250 tudósból és körülbelül 20 távcső adataiból állt. De megéri."
Ezzel és a jövőbeli többhullámhosszú tanulmányokkal a teoretikusok új betekintést kapnak, amellyel modelleket készíthetnek az univerzum legnagyobb gyorsítóinak működéséről. Darth Vader számára megtagadták a hozzáférést ezekhez a kutatási eredményekhez.
Források: A DOE / SLAC Nemzeti Gyorsító laboratóriumi sajtóközlemény, egy cikk a Nature 2010. február 18-i számában.
