Podobne ako vytvorenie aliancie na porážku Death Star Darth Vadera, viac ako pred desiatimi rokmi astronómovia vytvorili konzorcium Celzia Zeme Blazar Telescope, aby pochopili Nature Death Gun Gun (aka A na rozdiel od jeho zvukového mena pri dverách smrti), GASP sa ukázal ako kľúčový pre odhalenie tajomstiev fungovania „LHC“ prírody.
"Ako najväčšie urýchľovače vesmíru sú dôležité blazarové trysky," uviedol výskumný pracovník Kavliho inštitút astrofyziky a kozmológie (KIPAC) Masaaki Hayashida, korešpondujúci autor v nedávnej publikácii predstavujúci nové výsledky s astrofyzikom KIPAC Gregom Madejským. „Ale to, ako sa vyrábajú a ako sú štruktúrované, nie je dobre známe. Stále sa snažíme porozumieť základom. “
Na oblohe gama žiaria lúče Blazars, diskrétne škvrny na tmavom pozadí vesmíru. Keď okolitá hmota spadne do supermasívnej čiernej diery v strede skleneného lúča, ktorý „napája“ čiernu dieru, rozprašuje časť tejto energie späť do vesmíru ako prúd častíc.
Vedci predtým teoretizovali, že takéto prúdy sú držané pohromade silnými úponkami magnetického poľa, zatiaľ čo svetlo trysky je tvorené časticami špirálovito obchádzajúcimi tieto „línie“ tenkého magnetického poľa.
Doteraz však boli podrobnosti relatívne zle pochopené. Nedávna štúdia naruší prevládajúce chápanie štruktúry trysky a odhaľuje nový pohľad na tieto záhadné, ale mocné zvieratá.
"Táto práca je významným krokom k pochopeniu fyziky týchto trysiek," uviedol riaditeľ KIPAC Roger Blandford. "Je to tento druh pozorovania, ktorý nám umožní zistiť ich anatómiu."
Počas celého roka pozorovaní sa vedci zamerali na jeden konkrétny lúč s prúdom 3C279, ktorý sa nachádza v súhvezdí Panna a monitoruje ho v mnohých rôznych vlnových pásmach: gama, röntgenové, optické, infračervené a rádiové. Blazars bliká nepretržite a vedci očakávali neustále zmeny vo všetkých vlnových pásmach. V polovici roka však vedci pozorovali veľkolepú zmenu v optickej a gama žiarení lúča: 20-dňový svetelný lúč gama lúčov bol sprevádzaný dramatickou zmenou optického svetla lúča.
Aj keď väčšina optického svetla je nepollarizovaná - pozostáva zo svetla s rovnakou kombináciou všetkých polarizácií - extrémne ohýbanie energetických častíc okolo čiary magnetického poľa môže polarizovať svetlo. Počas 20-denného svetelného lúča gama zmenilo optické svetlo z lúča svoju polarizáciu. Toto časové spojenie medzi zmenami v žiarení gama žiarenia a zmenami v optickej polarizácii naznačuje, že svetlo v oboch vlnových pásmach sa vytvára v rovnakej časti prúdu; Počas týchto 20 dní sa niečo v miestnom prostredí zmenilo, čo spôsobilo, že sa zmenilo optické aj gama žiarenie.
„Máme pomerne dobrú predstavu o tom, kde sa v dýze vytvára optické svetlo; Teraz, keď vieme, že gama lúče a optické svetlo sú vytvárané na rovnakom mieste, môžeme prvýkrát určiť, odkiaľ gama lúče pochádzajú, “uviedla Hayashida.
Tieto znalosti majú ďalekosiahle dôsledky na to, ako supermasívna čierna diera produkuje polárne trysky. Veľká väčšina energie uvoľňovaná prúdom uniká vo forme gama lúčov a vedci sa predtým domnievali, že všetka táto energia sa musí uvoľňovať v blízkosti čiernej diery, blízko miesta, kde látka tečúca do čiernej diery vzdáva svoju energiu v Prvé miesto. Nové výsledky však naznačujú, že - ako optické svetlo - gama lúče sú emitované pomerne ďaleko od čiernej diery. Hayashida a Madejski zase naznačujú, že čiary magnetického poľa musia nejakým spôsobom pomôcť energii cestovať ďaleko od čiernej diery skôr, ako sa uvoľní vo forme gama lúčov.
"To, čo sme našli, bolo veľmi odlišné od toho, čo sme očakávali," uviedol Madejski. „Údaje naznačujú, že gama lúče nevznikajú jeden alebo dva svetelné dni od čiernej diery [ako sa očakávalo], ale bližšie k jednému svetelnému roku. To je prekvapujúce. “
Postupné zmeny polarizácie optického svetla odhaľujú okrem toho, kde sa vytvára prúd svetla, aj niečo neočakávané, čo sa týka celkového tvaru dýzy: prúd sa javí ako zakrivený, keď sa pohybuje od čiernej diery.
"V jednom okamihu počas erupcie gama lúča sa polarizácia po zmene intenzity svetla otočila o 180 stupňov," uviedla Hayashida. "To naznačuje, že celé prúdové krivky."
Toto nové pochopenie vnútorných fungovaní a konštrukcia lúčového lúča vyžaduje nový pracovný model štruktúry lúča, model, v ktorom lúč dramaticky zakrivuje a najenergickejšie svetlo pochádza ďaleko od čiernej diery. To je, podľa Madejskiho, prídu teoretici. “Naša štúdia predstavuje pre teoretikov veľmi dôležitú výzvu: ako by ste skonštruovali prúd, ktorý by potenciálne mohol niesť energiu tak ďaleko od čiernej diery? A ako by sme to potom mohli zistiť? Zohľadnenie magnetických siločiar nie je jednoduché. Súvisiace výpočty je ťažké robiť analyticky a musia byť riešené pomocou mimoriadne zložitých numerických schém. ““
Teoretik Jonathan McKinney, člen Einsteinskej univerzity v Stanforde a odborník na tvorbu magnetizovaných prúdov, súhlasí s tým, že výsledky kladú toľko otázok, koľko odpovedajú. „O týchto prúdových tryskách sa diskutovalo už dlho - presne o tom, odkiaľ pochádza emisia gama žiarenia. Táto práca obmedzuje možné typy prúdových modelov, “uviedol McKinney, ktorý nie je pridružený k nedávnej štúdii. "Z pohľadu teoretika som nadšený, pretože to znamená, že musíme prehodnotiť naše modely."
Ako teoretici zvažujú, ako nové pozorovania zapadajú do modelov fungovania trysiek, Hayashida, Madejski a ďalší členovia výskumného tímu budú naďalej zhromažďovať ďalšie údaje. "Je zrejmé, že je potrebné vykonať také pozorovania na všetkých druhoch svetla, aby sme to lepšie pochopili," uviedol Madejski. „Na uskutočnenie tohto typu štúdie, ktorá zahŕňala viac ako 250 vedcov a údaje z približne 20 ďalekohľadov, je potrebná veľká koordinácia. Ale stojí to za to. “
Vďaka týmto a budúcim štúdiám o vlnových dĺžkach budú mať teoretici nový pohľad na to, ako vytvoriť modely toho, ako fungujú najväčšie urýchľovače vesmíru. Darth Vaderovi bol zamietnutý prístup k týmto výsledkom výskumu.
Zdroje: Tlačová správa DOE / SLAC National Accelerator Laboratory Press, správa z vydania časopisu Nature z 18. februára 2010.
