Πιστωτική εικόνα: Χαμπλ
Επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας που εργάζονται στο Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos έχουν προτείνει μια νέα θεωρία για να εξηγήσουν την κίνηση τεράστιων ενεργειακών πεδίων σε γιγαντιαίους ραδιο γαλαξίες (GRGs). Η θεωρία θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για μια εντελώς νέα κατανόηση των τρόπων με τους οποίους οι κοσμικές ακτίνες - και τα ραδιοκύματα τους - διαδίδονται και ταξιδεύουν μέσω του διαγαλαξιακού χώρου.
Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύτηκε αυτό το μήνα στο The Astrophysical Journal Letters, οι επιστήμονες εξηγούν πώς η επανασύνδεση του μαγνητικού πεδίου μπορεί να είναι υπεύθυνη για την επιτάχυνση των σχετικιστικών ηλεκτρονίων εντός μεγάλων διαγαλαξιακών όγκων. Δηλαδή, η κίνηση φορτισμένων σωματιδίων στο διάστημα που αρχικά ενεργοποιούνται από τεράστιες μαύρες τρύπες.
«Εάν η κατανόησή μας για αυτήν τη διαδικασία είναι σωστή», λέει ο αστροφυσικός Λος Άλαμος Φίλιπ Κρόνμπεργκ, «θα μπορούσε να είναι μια αλλαγή παραδείγματος στην τρέχουσα σκέψη για τη φύση των GRGs και των κοσμικών ακτίνων».
Οι ερευνητές δεν καταλαβαίνουν ακόμη πλήρως γιατί συμβαίνει η επανασύνδεση του μαγνητικού πεδίου, αλλά αυτό είναι πολύ γνωστό: μια βαθύτερη κατανόηση του μηχανισμού θα μπορούσε να έχει σημαντικές εφαρμογές εδώ στη Γη, όπως η δημιουργία ενός συστήματος μαγνητικού περιορισμού για αντιδραστήρες ενέργειας σύντηξης.
Εάν η θεωρία των επιστημόνων του Los Alamos είναι σωστή, η ανακάλυψη έχει επίσης ευρείες αστροφυσικές συνέπειες. Αυτό συνεπάγεται ότι η επανασύνδεση μαγνητικού πεδίου ή κάποια άλλη πολύ αποτελεσματική διαδικασία μετατροπής ενέργειας μεταξύ σωματιδίων και σωματιδίων θα μπορούσε να είναι η κύρια πηγή όλων των εξωγαλαξιακών ραδιοφωνικών πηγών και πιθανώς και των μυστηριωδών σωματιδίων «Υψηλής Ενέργειας Κοσμικής Ακτίνας».
Οι γιγαντιαίοι ραδιο γαλαξίες είναι τεράστια ουράνια αντικείμενα που εκπέμπουν ένα συνεχές μήκος ραδιοκυμάτων που ανιχνεύονται με ραδιο τηλεσκόπια, όπως αυτά στο Very Large Array στο Socorro, NM. Οι ερευνητές μπόρεσαν να μελετήσουν ενεργειακά πεδία κοσμικής ακτινοβολίας που εκδιώχθηκαν από τα κέντρα GRG - τα οποία είναι σχεδόν βέβαιο ότι περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες - προς τα έξω έως και μερικά εκατομμύρια έτη φωτός σε διαγαλαξιακό χώρο (1 έτος φωτός = 5.900.000.000.000 μίλια).
Αυτό που κατέληξαν οι ερευνητές στο Los Alamos ήταν ότι το υψηλό ενεργειακό περιεχόμενο αυτών των γιγαντιαίων ραδιο γαλαξιών, οι μεγάλες δομές μαγνητικού πεδίου, η απουσία ισχυρών κραδασμών μεγάλης κλίμακας και οι πολύ χαμηλές εσωτερικές πυκνότητες αερίου δείχνουν μια άμεση και αποτελεσματική μετατροπή του μαγνητικού πεδίου στην ενέργεια σωματιδίων σε μια διαδικασία που οι αστροφυσικοί αποκαλούν επανασύνδεση μαγνητικού πεδίου. Η επανασύνδεση μαγνητικού πεδίου είναι μια διαδικασία όπου οι γραμμές ενός μαγνητικού πεδίου συνδέονται και εξαφανίζονται, μετατρέποντας την ενέργεια του πεδίου σε ενέργεια σωματιδίων. Η επανασύνδεση θεωρείται βασική διαδικασία στην κορώνα του ήλιου για την παραγωγή ηλιακών φωτοβολίδων και σε συσκευές πειράματος σύντηξης που ονομάζονται tokamaks. Εμφανίζεται επίσης στην αλληλεπίδραση μεταξύ του ηλιακού ανέμου και του μαγνητικού πεδίου της Γης και θεωρείται η κύρια αιτία μαγνητοσφαιρικών καταιγίδων.
Η έρευνα διαπίστωσε ότι η μέτρηση της συνολικής ενεργειακής περιεκτικότητας τουλάχιστον ενός από αυτούς τους γιγαντιαίους ραδιο γαλαξίες - που πιστεύεται ότι έχει στο κέντρο της μια μαύρη τρύπα με μάζα ίση με 100 εκατομμύρια φορές αυτή του ήλιου μας - ήταν 10 61 ergs. Τα Ergs είναι ένα μέτρο ενέργειας όπου ένα erg είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την ανύψωση ενός γραμμαρίου βάρους σε απόσταση ενός εκατοστού. Αυτό το επίπεδο ενέργειας των 10 61 ergs είναι αρκετές φορές περισσότερο από τη θερμοπυρηνική ενέργεια που θα μπορούσε να απελευθερωθεί από όλα τα αστέρια σε έναν γαλαξία, προσφέροντας ουσιαστική απόδειξη στους ερευνητές ότι η πηγή της μετρούμενης ενέργειας δεν θα μπορούσε να είναι τυπική ηλιακή σύντηξη ή ακόμη και σουπερνόβα.
Εκτός από την υψηλή ενεργειακή περιεκτικότητα, η μεγάλη, ομαλή δομή του μαγνητικού πεδίου και η απουσία ισχυρών κραδασμών μεγάλης κλίμακας - όπως αυτές που ενδέχεται να υπάρχουν από μια έκρηξη σουπερνόβα - οδήγησαν τους επιστήμονες να πιστέψουν ότι η διαδικασία επανασύνδεσης μαγνητικού πεδίου είναι στη δουλειά.
Εκτός από τον Kronberg, η θεωρία είναι το αποτέλεσμα της εργασίας των επιστημόνων του Los Alamos Stirling Colgate, Hui Li και Quentin Dufton. Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε με χρηματοδότηση από το Los Alamos Laborated-Directed Research and Development (LDRD). Το LDRD χρηματοδοτεί βασική και εφαρμοσμένη έρευνα και ανάπτυξη εστιάζοντας σε δημιουργικές έννοιες που επιλέγονται κατά την κρίση του Διευθυντή Εργαστηρίου.
Το Εθνικό Εργαστήριο Los Alamos λειτουργεί από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια για την Εθνική Διοίκηση Πυρηνικής Ασφάλειας (NNSA) του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και συνεργάζεται με τα εθνικά εργαστήρια Sandia και Lawrence Livermore της NNSA για την υποστήριξη της NNSA στην αποστολή της.
Το Los Alamos ενισχύει την παγκόσμια ασφάλεια διασφαλίζοντας την ασφάλεια και την εμπιστοσύνη στο αμερικανικό πυρηνικό απόθεμα, αναπτύσσοντας τεχνολογίες για τη μείωση των απειλών από όπλα μαζικής καταστροφής και βελτιώνοντας την κληρονομιά του περιβάλλοντος και των πυρηνικών υλικών του ψυχρού πολέμου. Οι δυνατότητες του Los Alamos βοηθούν το έθνος στην αντιμετώπιση προβλημάτων ενέργειας, περιβάλλοντος, υποδομών και βιολογικής ασφάλειας.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο Τύπου Εθνικού Εργαστηρίου Los Alamos
