Με έναν τρόπο κάπως σαν τον σχηματισμό συμμαχίας για να νικήσει το Death Star του Darth Vader, πριν από περισσότερο από μια δεκαετία οι αστρονόμοι δημιούργησαν την κοινοπραξία Telescope Whole Earth Blazar για να κατανοήσουν το Death's Death Gun Gun της φύσης το GASP έχει αποδειχθεί ζωτικής σημασίας για την αποκάλυψη των μυστικών του πώς λειτουργεί το «LHC» της Φύσης.
«Ως οι μεγαλύτεροι επιταχυντές του σύμπαντος, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τα τζετ τζάλερ», δήλωσε ο ερευνητής του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Σωματιδίων και Κοσμολογίας (KIPAC), κ. Masaaki Hayashida, αντίστοιχος συγγραφέας στο πρόσφατο έγγραφο που παρουσιάζει τα νέα αποτελέσματα με τον αστροφυσικό KIPAC Greg Madejski. «Αλλά πώς παράγονται και πώς είναι δομημένα δεν είναι καλά κατανοητό. Εξακολουθούμε να καταλαβαίνουμε τα βασικά. "
Τα blazars κυριαρχούν στον ουρανό ακτίνων γάμμα, διακριτά σημεία στο σκοτεινό φόντο του σύμπαντος. Καθώς η κοντινή ύλη πέφτει στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός σακακιού, «τροφοδοτώντας» τη μαύρη τρύπα, ψεκάζει μέρος αυτής της ενέργειας πίσω στο σύμπαν ως εκτόξευση σωματιδίων.
Οι ερευνητές είχαν προηγουμένως θεωρήσει ότι τέτοιοι πίδακες συγκρατούνται από ισχυρά έλικτρα μαγνητικού πεδίου, ενώ το φως του πίδακα δημιουργείται από σωματίδια που περιστρέφονται γύρω από αυτές τις «γραμμές» μαγνητικού πεδίου.
Ωστόσο, μέχρι τώρα, οι λεπτομέρειες δεν έχουν γίνει αρκετά κατανοητές. Η πρόσφατη μελέτη αναστατώνει την επικρατούσα κατανόηση της δομής του αεροσκάφους, αποκαλύπτοντας νέα εικόνα για αυτά τα μυστηριώδη αλλά ισχυρά θηρία.
«Αυτή η εργασία είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση της φυσικής αυτών των πίδακες», δήλωσε ο διευθυντής του KIPAC, Roger Blandford. «Είναι αυτός ο τύπος παρατήρησης που θα μας επιτρέψει να καταλάβουμε την ανατομία τους».
Κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους παρατηρήσεων, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν σε ένα συγκεκριμένο τζετ, 3C279, που βρίσκεται στον αστερισμό της Παρθένου, παρακολουθώντας το σε πολλές διαφορετικές ζώνες κυμάτων: ακτίνες γάμμα, ακτίνες Χ, οπτικές, υπέρυθρες και ραδιόφωνο. Το Blazars τρεμοπαίζει συνεχώς και οι ερευνητές ανέμεναν συνεχείς αλλαγές σε όλες τις ζώνες κυμάτων. Στα μέσα της χρονιάς, ωστόσο, οι ερευνητές παρατήρησαν μια θεαματική αλλαγή στην εκπομπή οπτικών και ακτίνων γάμμα του αεριωθούμενου αεροπλάνου: μια αναλαμπή 20 ημερών σε ακτίνες γάμμα συνοδεύτηκε από μια δραματική αλλαγή στο οπτικό φως του αεροσκάφους.
Αν και το μεγαλύτερο οπτικό φως δεν είναι πολωμένο - αποτελούμενο από φως με ίσο συνδυασμό όλων των πόλων - η ακραία κάμψη ενεργητικών σωματιδίων γύρω από μια γραμμή μαγνητικού πεδίου μπορεί να πολώσει το φως. Κατά τη διάρκεια της έκρηξης ακτίνων γάμμα των 20 ημερών, το οπτικό φως από το τζετ άλλαξε την πόλωση του. Αυτή η χρονική σύνδεση μεταξύ αλλαγών στο φως ακτίνων γάμμα και αλλαγών στην οπτική πόλωση υποδηλώνει ότι το φως και στις δύο ζώνες κύματος δημιουργείται στο ίδιο μέρος του πίδακα. κατά τη διάρκεια αυτών των 20 ημερών, κάτι στο τοπικό περιβάλλον άλλαξε για να μεταβάλει τόσο το οπτικό όσο και το φως ακτίνων γάμμα.
«Έχουμε μια αρκετά καλή ιδέα για το πού δημιουργείται το οπτικό φως jet. τώρα που γνωρίζουμε ότι οι ακτίνες γάμμα και το οπτικό φως δημιουργούνται στο ίδιο μέρος, μπορούμε για πρώτη φορά να προσδιορίσουμε από πού προέρχονται οι ακτίνες γάμμα », δήλωσε η Hayashida.
Αυτή η γνώση έχει εκτεταμένες συνέπειες για το πώς μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα παράγει πολικούς πίδακες. Η μεγάλη πλειονότητα της ενέργειας που απελευθερώνεται σε ένα αεριωθούμενο αεροπλάνο διαφεύγει με τη μορφή ακτίνων γάμμα και οι ερευνητές προηγουμένως πίστευαν ότι όλη αυτή η ενέργεια πρέπει να απελευθερωθεί κοντά στη μαύρη τρύπα, κοντά στο σημείο όπου η ύλη που ρέει στη μαύρη τρύπα εγκαταλείπει την ενέργειά της στο την πρώτη θέση. Ωστόσο, τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι - όπως το οπτικό φως - οι ακτίνες γάμμα εκπέμπονται σχετικά μακριά από τη μαύρη τρύπα. Αυτό, ανέφεραν οι Hayashida και Madejski, με τη σειρά τους ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου πρέπει κάπως να βοηθήσουν την ενέργεια να ταξιδέψει μακριά από τη μαύρη τρύπα πριν απελευθερωθεί με τη μορφή ακτίνων γάμμα.
«Αυτό που βρήκαμε ήταν πολύ διαφορετικό από αυτό που περιμέναμε», δήλωσε ο Madejski. «Τα δεδομένα δείχνουν ότι οι ακτίνες γάμμα παράγονται όχι μία ή δύο ημέρες φωτός από τη μαύρη τρύπα [όπως ήταν αναμενόμενο] αλλά πλησιέστερα σε ένα έτος φωτός. Αυτό είναι εκπληκτικό. "
Εκτός από την αποκάλυψη πού παράγεται το φως του πίδακα, η σταδιακή αλλαγή της πόλωσης του οπτικού φωτός αποκαλύπτει επίσης κάτι απροσδόκητο σχετικά με το συνολικό σχήμα του πίδακα: το τζετ φαίνεται καμπύλο καθώς ταξιδεύει μακριά από τη μαύρη τρύπα.
«Σε ένα σημείο κατά τη διάρκεια μιας έκλαμψης ακτίνων γάμμα, η πόλωση περιστράφηκε περίπου 180 μοίρες καθώς η ένταση του φωτός άλλαξε», δήλωσε η Hayashida. "Αυτό υποδηλώνει ότι ολόκληρες καμπύλες jet."
Αυτή η νέα κατανόηση των εσωτερικών λειτουργιών και της κατασκευής ενός τζετ τζάλερ απαιτεί ένα νέο μοντέλο εργασίας της δομής του τζετ, στο οποίο το τζετ στροφές δραματικά και το πιο ενεργητικό φως προέρχεται μακριά από τη μαύρη τρύπα. Αυτό, είπε ο Madejski, είναι όπου μπαίνουν οι θεωρητικοί. «Η μελέτη μας θέτει μια πολύ σημαντική πρόκληση για τους θεωρητικούς: πώς θα φτιάχνατε ένα τζετ που θα μπορούσε ενδεχομένως να μεταφέρει ενέργεια τόσο μακριά από τη μαύρη τρύπα; Και πώς μπορούμε να το ανιχνεύσουμε αυτό; Η λήψη των γραμμών μαγνητικού πεδίου δεν είναι απλή. Οι σχετικοί υπολογισμοί είναι δύσκολο να γίνουν αναλυτικά και πρέπει να επιλυθούν με εξαιρετικά περίπλοκα αριθμητικά σχήματα. "
Ο θεωρητικός Jonathan McKinney, συνεργάτης του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ Αϊνστάιν και ειδικός στο σχηματισμό μαγνητισμένων αεριωθούμενων αεροσκαφών, συμφωνεί ότι τα αποτελέσματα θέτουν όσα ερωτήματα απαντούν. «Υπήρξε μια μακροχρόνια διαμάχη για αυτά τα αεροσκάφη - για το πού ακριβώς προέρχονται οι εκπομπές ακτίνων γάμμα. Αυτή η εργασία περιορίζει τους τύπους των μοντέλων jet που είναι δυνατοί », δήλωσε ο McKinney, ο οποίος δεν σχετίζεται με την πρόσφατη μελέτη. «Από την άποψη ενός θεωρητικού, είμαι ενθουσιασμένος γιατί σημαίνει ότι πρέπει να ξανασκεφτούμε τα μοντέλα μας».
Καθώς οι θεωρητικοί σκέφτονται πώς οι νέες παρατηρήσεις ταιριάζουν σε μοντέλα για το πώς λειτουργούν τα τζετ, οι Hayashida, Madejski και άλλα μέλη της ερευνητικής ομάδας θα συνεχίσουν να συλλέγουν περισσότερα δεδομένα. «Υπάρχει σαφής ανάγκη να διεξάγουμε τέτοιες παρατηρήσεις σε όλους τους τύπους φωτός για να το κατανοήσουμε καλύτερα», δήλωσε ο Madejski. «Χρειάζεται τεράστιος συντονισμός για την ολοκλήρωση αυτού του τύπου μελέτης, η οποία περιελάμβανε περισσότερους από 250 επιστήμονες και δεδομένα από περίπου 20 τηλεσκόπια. Αλλά αξίζει."
Με αυτήν και μελλοντικές μελέτες πολλαπλών μηκών κύματος, οι θεωρητικοί θα έχουν νέα εικόνα για να σχεδιάσουν μοντέλα για το πώς λειτουργούν οι μεγαλύτεροι επιταχυντές του σύμπαντος. Στον Darth Vader δεν έχει πρόσβαση σε όλα αυτά τα ερευνητικά αποτελέσματα.
Πηγές: Δελτίο Τύπου του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντών DOE / SLAC, ένα έγγραφο στο τεύχος της Φύσης 18 Φεβρουαρίου 2010.
