Niektoré z najjasnejších objektov vo vesmíre sú kvasary. Namiesto toho, aby čierne diery spotrebovávali hmotu, mohli by tam byť objekty s mocnými magnetickými poľami, ktoré pôsobia ako vrtule a chrlia hmotu späť do galaxie.
Vo vzdialenom, mladom vesmíre, kvasary žiaria s brilanciou, ktorú v miestnom vesmíre neprekonajú. Aj keď sa zdá, že v optických ďalekohľadoch sú hviezdne, kvasary sú v skutočnosti jasnými centrami galaxií nachádzajúcich sa miliardy svetelných rokov od Zeme.
Oddeľujúce jadro kvasaru je v súčasnosti znázornené ako obsahujúce disk horúceho plynu točiaceho sa do supermasívnej čiernej diery. Časť tohto plynu je násilne vytlačená von v dvoch protiľahlých tryskách takmer rýchlosťou svetla. Teoretici sa snažia porozumieť fyzike akrečného disku a prúdov, zatiaľ čo pozorovatelia sa snažia nahliadnuť do srdca kvasaru. Centrálny „motor“ poháňajúci prúdy je ťažké študovať teleskopicky, pretože región je tak kompaktný a pozorovatelia Zeme sú tak ďaleko.
Astronóm Rudy Schild z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku (CfA) a jeho kolegovia študovali kvasar známy ako Q0957 + 561, ktorý sa nachádza asi 9 miliárd svetelných rokov od Zeme v smere na súhvezdie Ursa Major, neďaleko Veľkej dippery. Tento kvasar je držiteľom centrálneho kompaktného objektu obsahujúceho až 3 - 4 miliardy Slnka. Väčšina z nich by považovala tento objekt za „čiernu dieru“, ale Schildov výskum naznačuje niečo iné.
"Tento objekt nenazývame čiernou dierou, pretože sme našli dôkaz, že obsahuje interne ukotvené magnetické pole, ktoré preniká priamo cez povrch zrúteného centrálneho objektu a ktoré interaguje s prostredím kvasaru," poznamenal Schild.
Vedci vybrali Q0957 + 561 pre spojenie s prírodnou kozmickou šošovkou. Gravitácia blízkej galaxie ohýba priestor, vytvára dva obrazy vzdialeného kvasaru a zväčšuje jeho svetlo. Hviezdy a planéty v blízkej galaxii tiež ovplyvňujú svetlo kvasaru a spôsobujú malé výkyvy jasu (v procese nazývanom „mikrolenzing“), keď sa dostanú do zorného poľa medzi Zemou a kvasarom.
Schild monitoroval jas kvasaru 20 rokov a viedol medzinárodné konzorcium pozorovateľov prevádzkujúcich 14 ďalekohľadov, aby v kritických časoch udržiaval objekt pod stálou nepretržitou kontrolou.
"Mikročočkami dokážeme rozlíšiť viac detailov od tejto takzvanej" čiernej diery "dve tretiny cesty k okraju viditeľného vesmíru ako od čiernej diery v strede Mliečnej dráhy," uviedol Schild.
Dôkladnou analýzou tím vymýšľal podrobnosti o jadre kvasaru. Napríklad ich výpočty určili miesto, kde sa trysky tvoria.
„Ako a kde sa tvoria tieto trysky? Ani po 60 rokoch rádiových pozorovaní sme neodpovedali. Teraz máme dôkazy a my to vieme, “povedal Schild.
Schild a jeho kolegovia zistili, že prúdy sa objavujú z dvoch regiónov s veľkosťou 1 000 astronomických jednotiek (približne 25-krát väčšou ako vzdialenosť Pluto-Sun) umiestnených 8 000 astronomických jednotiek priamo nad pólmi centrálneho kompaktného objektu. (Astronomická jednotka je definovaná ako priemerná vzdialenosť od Zeme k Slnku alebo 93 miliónov míľ.) Avšak toto umiestnenie by sa dalo očakávať iba vtedy, ak by trysky boli poháňané opätovným pripojením magnetických siločiar, ktoré boli ukotvené k rotujúcemu supermasívnemu kompaktnému objektu. v rámci kvasaru. Interakciou s okolitým narastajúcim diskom sa takéto spinningové magnetické siločiary navíjajú, navíjajú sa pevnejšie a pevnejšie, až kým sa výbušne spoja, znovu nezapojia a nerozbijú, pričom uvoľnia obrovské množstvo energie, ktorá poháňa prúdy.
„Zdá sa, že v tomto kvázare dynamicky dominuje magnetické pole interne ukotvené k jeho centrálnemu rotujúcemu supermasívnemu kompaktnému objektu,“ uviedol Schild.
V okolitých štruktúrach sa nachádzajú ďalšie dôkazy o dôležitosti interne ukotveného magnetického poľa kvasaru. Napríklad sa zdá, že vnútorná oblasť, ktorá je najbližšie kvazaru, bola zametaná z materiálu. Vnútorný okraj akrečného disku, ktorý sa nachádza asi 2 000 astronomických jednotiek od centrálneho kompaktného objektu, sa zahrieva na žiarovku a jasne svieti. Obidva účinky sú fyzikálne podpisy vírivého vnútorného magnetického poľa, ktoré sa ťahá rotáciou centrálneho kompaktného objektu - jav, ktorý sa nazýva „magnetický efekt vrtule“.
Pozorovania tiež naznačujú prítomnosť širokého kužeľovitého odtoku z akrečného disku. Tam, kde je osvetlený centrálnym kvasarom, svieti kruhový obrys známy ako štruktúra Elvisa po Schildovom kolegovi CfA Martinovi Elvisovi, ktorý svoju existenciu teoretizoval. Prekvapivo veľké uhlové otvorenie výtoku, ktoré je pozorované, sa dá najlepšie vysvetliť vplyvom vnútorného magnetického poľa obsiahnutého v centrálnom kompaktnom objekte v tomto kvasare.
Na základe týchto pozorovaní Schild a jeho kolegovia, Darryl Leiter (Marwood Astrophysics Research Centre) a Stanley Robertson (Štátna univerzita v juhozápadnom Oklahome) navrhli kontroverznú teóriu, že magnetické pole je skôr súčasťou centrálneho, supermasívneho kompaktného objektu kvasaru. ako byť súčasťou akrečného disku, ako si myslela väčšina vedcov. Ak by sa táto teória potvrdila, viedla by k novému revolučnému obrazu štruktúry kvazaru.
"Naše zistenie je výzvou pre akceptovaný pohľad na čierne diery," uviedol Leiter. „Navrhli sme im dokonca nový názov - Magnetosférické objekty s vnútorným kolapsom alebo MECO,“ variant mena, ktorý prvýkrát vytvoril indický astrofyzik Abhas Mitra v roku 1998. „Astrofyzici pred 50 rokmi nemali prístup k modernému porozumeniu. kvantovej elektrodynamiky, ktorá stojí za našimi novými riešeniami Einsteinových pôvodných rovníc relativity. “
Tento výskum naznačuje, že okrem svojej hmotnosti a rotácie môže mať centrálny kompaktný objekt kvasaru fyzikálne vlastnosti skôr ako vysoko redshifted, točiaci sa magnetický dipól ako čierna diera. Z tohto dôvodu väčšina prichádzajúcich látok nezmizne navždy, ale namiesto toho pociťuje motorické rotujúce magnetické pole a dostane sa späť späť. Podľa tejto teórie MECO nemá horizont udalostí, takže akákoľvek látka, ktorá je schopná dostať sa pomocou magnetickej vrtule, sa postupne spomaľuje a zastavuje na vysoko redifinovanom povrchu MECO, iba slabým signálom spájajúcim žiarenie z tejto hmoty vzdialenému pozorovateľovi. Tento signál je veľmi ťažké pozorovať a nebol zistený z Q0957 + 561.
Tento výskum bol publikovaný v júli 2006 v časopise Astronomical Journal a je k dispozícii online na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505518.
Harvardovo-Smithsonovské centrum pre astrofyziku (CfA) so sídlom v Cambridge v štáte Massachusetts je spoločnou spoluprácou medzi Smithsonovským astrofyzikálnym observatóriom a observatóriom Harvard College. Vedci CfA, rozdelení do šiestich výskumných divízií, študujú pôvod, vývoj a konečný osud vesmíru.
Pôvodný zdroj: CfA News Release
