Κάνοντας μια επιπλέον προσπάθεια για να απεικονίσετε ένα αμυδρά, γιγαντιαίο ανοιχτήρι που εντοπίστηκε από γρήγορα πρωτόνια και ηλεκτρόνια που εκτοξεύτηκαν από μια μυστηριώδη μικροκουζάρα που απέδωσε για ένα ζευγάρι αστροφυσικών που κέρδισαν νέες γνώσεις για τις εσωτερικές λειτουργίες του θηρίου και επιλύθηκαν επίσης μια μακροχρόνια διαφωνία σχετικά με την απόσταση του αντικειμένου.
Οι αστροφυσικοί χρησιμοποίησαν το ραδιο τηλεσκόπιο Very Large Array (VLA) του Εθνικού Επιστημονικού Ιδρύματος για να συλλάβουν τις πιο αμυδρές λεπτομέρειες που έχουν δει ακόμα στα πίδακες πλάσματος που αναδύονται από το microquasar SS 433, ένα αντικείμενο που κάποτε ονομάστηκε «αίνιγμα του αιώνα». Ως αποτέλεσμα, έχουν αλλάξει την κατανόηση των αεριωθούμενων από τους επιστήμονες και διευθετούν τη διαμάχη σχετικά με την απόστασή της «πέρα από κάθε λογική αμφιβολία», είπαν.
Το SS 433 είναι ένα αστέρι νετρονίων ή μια μαύρη τρύπα σε τροχιά από ένα «κανονικό» αστέρι. Η ισχυρή βαρύτητα του αστεριού νετρονίων ή της μαύρης τρύπας τραβάει υλικό από τον αστρικό άνεμο του συντρόφου του σε έναν δίσκο συσσώρευσης υλικού που περιβάλλει σφιχτά το πυκνό κεντρικό αντικείμενο πριν τραβηχτεί πάνω του. Αυτός ο δίσκος προωθεί πίδακες γρήγορων πρωτονίων και ηλεκτρονίων προς τα έξω από τους πόλους του στο ένα τέταρτο περίπου της ταχύτητας του φωτός. Ο δίσκος στο SS 433 ταλαντεύεται σαν την κορυφή ενός παιδιού, προκαλώντας τα αεριωθούμενα αεροπλάνα να εντοπίζουν ένα ανοιχτήρι στον ουρανό κάθε 162 ημέρες.
Η νέα μελέτη VLA δείχνει ότι η ταχύτητα των εξαγόμενων σωματιδίων ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου, σε αντίθεση με το παραδοσιακό μοντέλο για το SS 433.
«Διαπιστώσαμε ότι η πραγματική ταχύτητα κυμαίνεται μεταξύ 24% και 28% της ταχύτητας φωτός, σε αντίθεση με την παραμονή σταθερή», δήλωσε η Katherine Blundell, του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Εκπληκτικά, τα αεριωθούμενα αεροπλάνα αλλάζουν τις ταχύτητές τους ταυτόχρονα, παράγοντας ταυτόσημες ταχύτητες και στις δύο κατευθύνσεις ανά πάσα στιγμή», πρόσθεσε ο Blundell. Ο Blundell συνεργάστηκε με τον Michael Bowler, επίσης της Οξφόρδης. Τα ευρήματα των επιστημόνων έγιναν αποδεκτά από το Astrophysical Journal Letters.
Η νέα εικόνα VLA δείχνει δύο πλήρεις στροφές του ανοιχτήρι των αεριωθούμενων αεροσκαφών και στις δύο πλευρές του πυρήνα. Η ανάλυση της εικόνας έδειξε ότι εάν το υλικό προερχόταν από τον πυρήνα με σταθερή ταχύτητα, οι διαδρομές πίδακα δεν θα ταιριάζουν με ακρίβεια με τις λεπτομέρειες της εικόνας.
«Με την προσομοίωση των εκτοξεύσεων σε διάφορες ταχύτητες, καταφέραμε να δημιουργήσουμε μια ακριβή αντιστοιχία με την παρατηρούμενη δομή», εξήγησε ο Blundell. Οι επιστήμονες έκαναν το ταίριασμα τους σε ένα από τα αεροσκάφη. «Στη συνέχεια, εκπλήξαμε να βλέπουμε ότι οι διαφορετικές ταχύτητες που ταιριάζουν με τη δομή ενός αεριωθούμενου αεροπλάνου αναπαράγουν επίσης ακριβώς το μονοπάτι του άλλου αεριωθούμενου αεροπλάνου», δήλωσε ο Blundell. Η αντιστοίχιση των ταχυτήτων στα δύο αεροσκάφη αναπαράγει την παρατηρούμενη δομή, επιτρέποντας ακόμη και το γεγονός ότι, επειδή το ένα τζετ κινείται πιο κοντά από μας από το άλλο, χρειάζεται λίγο περισσότερο χρόνο για να φτάσουμε από αυτό, πρόσθεσε.
Οι αστροφυσικοί υποθέτουν ότι οι αλλαγές στην ταχύτητα εξώθησης μπορεί να προκληθούν από αλλαγές στον ρυθμό με τον οποίο το υλικό μεταφέρεται από το συνοδευτικό αστέρι στον δίσκο αύξησης.
Η λεπτομερής νέα εικόνα VLA επέτρεψε επίσης στους αστροφυσικούς να προσδιορίσουν ότι το SS 433 απέχει σχεδόν 18.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη. Οι προηγούμενες εκτιμήσεις είχαν το αντικείμενο, στον αστερισμό Aquila, κοντά σε 10.000 έτη φωτός. Μια ακριβής απόσταση, ανέφεραν οι επιστήμονες, τώρα τους επιτρέπει να προσδιορίσουν καλύτερα την ηλικία του κελύφους των συντριμμιών που εκρήγνυται από την έκρηξη του σουπερνόβα που δημιούργησε το πυκνό, συμπαγές αντικείμενο στο μικροκουζάρ. Γνωρίζοντας με ακρίβεια την απόσταση τους επιτρέπει επίσης να μετρήσουν την πραγματική φωτεινότητα των συστατικών του microquasar και αυτό, ανέφεραν, βελτιώνει την κατανόησή τους για τις φυσικές διεργασίες στην εργασία στο σύστημα.
Η πρωτοποριακή εικόνα δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας 10 ώρες χρόνου παρατήρησης με το VLA σε μια διαμόρφωση που μεγιστοποιεί την ικανότητα του VLA να βλέπει λεπτές λεπτομέρειες. Αντιπροσωπεύει τη μεγαλύτερη «χρονική έκθεση» του SS 433 σε μήκη κύματος ραδιοφώνου, και έτσι δείχνει τις πιο αχνές λεπτομέρειες. Αντιπροσωπεύει επίσης την καλύτερη εικόνα που μπορεί να γίνει με την τρέχουσα τεχνολογία. Επειδή οι πίδακες στο SS 433 κινούνται, η εικόνα τους θα «λερωθεί» σε μεγαλύτερη παρακολούθηση. Για να δουν ακόμη πιο αχνές λεπτομέρειες στα αεροσκάφη, οι αστροφυσικοί πρέπει να περιμένουν τη μεγαλύτερη ευαισθησία του Expanded VLA, που θα είναι διαθέσιμο σε λίγα χρόνια.
Το SS 433 ήταν το πρώτο παράδειγμα αυτού που σήμερα ονομάζεται μικροκάσαρα, δυαδικά συστήματα είτε με αστέρι νετρονίων είτε με μαύρη τρύπα σε τροχιά από άλλο αστέρι, και εκπέμπουν πίδακες υλικού σε υψηλές ταχύτητες. Το περίεργο αστρικό σύστημα έλαβε πληθώρα μέσων κάλυψης στα τέλη της δεκαετίας του 1970 και στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Ένα άρθρο του Sky & Telescope του 1981 είχε τίτλο, «SS 433 - Enigma of the Century».
Επειδή πιστεύεται ότι τα microquasars στο δικό μας γαλαξία Milky Way παράγουν υψηλής ταχύτητας πίδακες υλικών μέσω διαδικασιών παρόμοιες με εκείνες που παράγουν πίδακες από τους πυρήνες των γαλαξιών, τα κοντινά microquasars χρησιμεύουν ως ένα βολικό «εργαστήριο» για τη μελέτη της φυσικής των αεριωθούμενων αεροσκαφών. Τα microquasars είναι πιο κοντά και δείχνουν αλλαγές πιο γρήγορα από τα μεγαλύτερα ξαδέλφια τους.
Η Katherine Blundell είναι ερευνητικός συνεργάτης του Πανεπιστημίου που χρηματοδοτείται από τη Βασιλική Εταιρεία του Ηνωμένου Βασιλείου.
Το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας είναι μια εγκατάσταση του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, το οποίο λειτουργεί βάσει συμφωνίας συνεργασίας από την Associated Universities, Inc.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων NRAO
