Umbes sarnaselt Darth Vaderi surmatähe kaotamiseks vajaliku liidu moodustamisega moodustasid rohkem kui kümmekond aastat tagasi astronoomid Terve Maa Blazari teleskoobi konsortsiumi, et mõista looduse surmaraadiupüstoli (aka Vastupidiselt selle surmahetkele kõlavat nime, GASP on osutunud ülioluliseks looduse LHC toimimise saladuste lahti mõtestamisel.
"Universumi suurimate kiirenditena on oluline mõista blazari joad," ütles Kavli osakeste astrofüüsika ja kosmoloogia instituudi (KIPAC) teadur Masaaki Hayashida, vastav autor hiljutisel paberil, kus tutvustati uusi tulemusi koos KIPACi astrofüüsiku Greg Madejskiga. “Kuid kuidas neid toodetakse ja kuidas need on üles ehitatud, pole hästi teada. Otsime endiselt põhitõdesid. ”
Gammakiirte taevas domineerivad bleaarid, diskreetsed laigud universumi tumedal taustal. Kuna läheduses olev aine satub musta basseini keskel asuvasse supermassiivsesse musta auku, “toites” musta auku, pihustab see osa sellest energiast osakeste joaga tagasi universumisse.
Teadlased olid varem teoorias väitnud, et selliseid düüse hoiavad tugevad magnetvälja kõõlused, samal ajal kui joa valgust loovad osakesed, mis keerlevad nende õhukese õhukese magnetvälja „joonte” ümber.
Sellegipoolest on detailidest seni suhteliselt vähe aru saadud. Hiljutine uuring häirib valitsevat arusaama reaktiivlennuki struktuurist, tuues uue ülevaate neist salapärastest, kuid samas vägevatest loomadest.
"See töö on oluline samm nende pihustite füüsika mõistmise suunas," ütles KIPACi direktor Roger Blandford. "Just seda tüüpi vaatlus võimaldab meil välja mõelda nende anatoomia."
Terve vaatlusaasta vältel keskendusid teadlased ühele kindlale bleasarjoaga 3C279, mis asub Neitsi tähtkujus, jälgides seda paljudel erinevatel lainealadel: gammakiirgus, röntgenikiirgus, optiline, infrapuna ja raadio. Blazars virvendab pidevalt ja teadlased eeldasid pidevaid muutusi kõigis lainealades. Aasta keskel täheldasid teadlased aga reaktiivlennukite optilise ja gammakiirguse kiirguse silmapaistvaid muutusi: 20-päevase gammakiirte paisumisega kaasnes joa optilise valguse järsk muutus.
Ehkki suurem osa optilisest valgusest on polariseerimata - koosnedes valgust kõigi polarisatsioonide võrdsest segust -, võib energeetiliste osakeste äärmine painutamine magnetvälja joone ümber polariseerida valgust. 20-päevase gammakiirguse põletamise ajal muutis joa optiline valgus selle polarisatsiooni. See ajaline seos gammakiirguse valguse ja optilise polarisatsiooni muutuste vahel viitab sellele, et mõlemas laineribas luuakse valgus joa samas osas; nende 20 päeva jooksul muutus midagi kohalikus keskkonnas, põhjustades nii optilise kui gammakiirguse valguse varieerumist.
„Meil on üsna hea ettekujutus sellest, kuhu jetis optiline tuli luuakse; nüüd, kui me teame, et gammakiired ja optiline valgus on loodud samasse kohta, saame esimest korda kindlaks teha, kust gammakiired pärinevad, ”ütles Hayashida.
Sellel teadmisel on kaugeleulatuv mõju sellele, kuidas ülimassiivne must auk tekitab polaarjoa. Suur enamus joas eralduvast energiast väljub gammakiirguse kujul ja teadlased arvasid varem, et kogu see energia tuleb vabastada musta augu lähedal, selle lähedal, kus musta auku voolav aine loobub oma energiast esimene koht. Kuid uued tulemused viitavad sellele, et sarnaselt optilise valgusega kiirgavad gammakiired suhteliselt kaugele musta auku. See, Hayashida ja Madejski sõnul, viitab omakorda sellele, et magnetvälja read peavad kuidagi aitama energiat liikuda mustast august kaugemale, enne kui see gammakiirte kujul vabaneb.
"See, mille leidsime, erines väga sellest, mida me ootasime," ütles Madejski. “Andmed viitavad sellele, et gammakiiri ei teki mustast august üks või kaks valguspäeva [nagu arvati], vaid lähemale ühele valgusaastale. See on üllatav. ”
Lisaks sellele, et joa valguses tekitatakse valgus, näitab optilise valguse järkjärguline muutumine ka reaktiivjoa üldises kujus ootamatut: joa näib kõveraks muutuvat, kui see mustast august kaugeneb.
"Ühel hetkel pöördus polarisatsioon gammakiirguse ajal umbes 180 kraadi, kui valguse intensiivsus muutus," ütles Hayashida. "See viitab sellele, et kogu reaktiivlennuk kõverdub."
See uus arusaam blazari joa sisemisest tööst ja ehitamisest nõuab uut reaktiivmudeli töömudelit, milles joa kõverdub dramaatiliselt ja kõige energilisem valgus pärineb mustast august. Madejski sõnul on see, kuhu tulevad teoreetikud. “Meie uuring on teoreetikutele väga oluline väljakutse: kuidas te konstrueeriksite reaktiivlennuki, mis võib potentsiaalselt energiat kanda mustast august? Ja kuidas me saaksime seda siis tuvastada? Magnetvälja joonte arvestamine pole lihtne. Seotud arvutusi on keeruline analüütiliselt teha ja need tuleb lahendada äärmiselt keerukate numbriliste skeemide abil. ”
Stanfordi ülikooli Einsteini stipendiaat ja magnetiseeritud düüside moodustamise ekspert teoreetik Jonathan McKinney nõustub, et tulemused esitavad sama palju küsimusi, kui nad vastavad. “Nende düüside kohta on olnud pikka aega poleemikat - täpselt selle kohta, kust tuleb gammakiirguse emissioon. See töö piirab võimalikke reaktiivmodellide tüüpe, ”ütles McKinney, kes pole hiljutise uuringuga seotud. "Teoreetiku seisukohast olen ma põnevil, sest see tähendab, et peame oma mudelid ümber mõtlema."
Kuna teoreetikud leiavad, et uued tähelepanekud sobivad joa töötamise mudeliteks, jätkavad Hayashida, Madejski ja teised uurimisrühma liikmed rohkem andmete kogumist. "Selle mõistmiseks on ilmne vajadus läbi viia igasuguseid valgustüüpe," ütles Madejski. „Seda tüüpi uuringute läbiviimiseks on vaja tohutult palju kooskõlastamist, mis hõlmas enam kui 250 teadlast ja andmeid umbes 20 teleskoobi kohta. Kuid see on seda väärt. ”
Selle ja tulevaste mitme lainepikkusega uuringutega saavad teoreetikud uue ülevaate, kuidas koostada mudeleid universumi suurimate kiirendite töö kohta. Darth Vaderile ei võimaldatud juurdepääsu nendele uurimistulemustele.
Allikad: DOE / SLAC riikliku kiirendi laboratooriumi pressiteade, ajakirja Nature 18. veebruari 2010. aasta väljaanne.
