Εικόνα VLBA του κβάζαρ 3C 273, με το μακρύ τζετ να εκρήγνυται. Πιστωτική εικόνα: NRAO. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Όταν ένα ζευγάρι ερευνητών στόχευαν το ραδιο τηλεσκόπιο Long Long Baseline Array (VLBA) του Εθνικού Επιστημονικού Ιδρύματος προς ένα διάσημο κβάζαρ, αναζήτησαν στοιχεία για να υποστηρίξουν μια δημοφιλή θεωρία για το γιατί οι υπερ-γρήγοροι πίδακες σωματιδίων που ρέουν από κβάζαρ περιορίζονται σε στενά ρεύματα. Αντ 'αυτού, πήραν μια έκπληξη ότι «μπορεί να στείλουν τους θεωρητικούς πίσω στους πίνακες ζωγραφικής», σύμφωνα με έναν από τους αστρονόμους.
«Βρήκαμε τα στοιχεία που αναζητούσαμε, αλλά βρήκαμε επίσης ένα επιπλέον αποδεικτικό στοιχείο που φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση», δήλωσε ο Robert Zavala, αστρονόμος στο σταθμό Flagstaff του Αμερικανικού Ναυτικού Παρατηρητηρίου της Αριζόνα. Η Zavala και ο Greg Taylor, του Εθνικού Παρατηρητηρίου Αστρονομίας Ραδιοφώνου και του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Σωματιδίων και Κοσμολογίας του Κάβλι, παρουσίασαν τα ευρήματά τους στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στη Μινεάπολη της Μινεσότα.
Τα κβάζαρ θεωρούνται γενικά ως υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στους πυρήνες των γαλαξιών, ενώ η μαύρη τρύπα που περιβάλλεται από έναν περιστρεφόμενο δίσκο υλικού τραβιέται αναπόσπαστα στο βαρυτικό πόδι της μαύρης τρύπας. Μέσω διεργασιών που δεν είναι ακόμη καλά κατανοητές, ισχυρά πίδακες σωματιδίων προωθούνται προς τα έξω σε ταχύτητες σχεδόν εκείνες του φωτός. Ένα δημοφιλές θεωρητικό μοντέλο λέει ότι οι γραμμές μαγνητικού πεδίου στον περιστρεφόμενο δίσκο περιστρέφονται σφιχτά μεταξύ τους και περιορίζουν τα γρήγορα κινούμενα σωματίδια σε στενά «πίδακες» που ρέουν από τους πόλους του δίσκου.
Το 1993, το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και ο αστροφυσικός του Ινστιτούτου Kavli Roger Blandford πρότειναν ότι ένα τέτοιο στριμμένο μαγνητικό πεδίο θα παράγει ένα ξεχωριστό μοτίβο στην ευθυγράμμιση ή πόλωση των ραδιοκυμάτων που προέρχονται από τα αεροσκάφη. Η Zavala και ο Taylor χρησιμοποίησαν το VLBA, ικανό να παράγει τις πιο λεπτομερείς εικόνες οποιουδήποτε τηλεσκοπίου στην αστρονομία, για να αναζητήσει στοιχεία για το προβλεπόμενο σχέδιο του Blandford σε ένα γνωστό κβάζαρ που ονομάζεται 3C 273.
«Είδαμε ακριβώς αυτό που προέβλεπε ο Μπλάντφορντ, υποστηρίζοντας την ιδέα ενός στριμμένου μαγνητικού πεδίου. Ωστόσο, είδαμε επίσης ένα άλλο μοτίβο που δεν εξηγείται από ένα τέτοιο πεδίο », είπε η Ζαβάλα.
Από τεχνικής απόψεως, το στριμμένο μαγνητικό πεδίο θα πρέπει να προκαλεί σταθερή αλλαγή, ή κλίση, στην ποσότητα με την οποία περιστρέφεται η ευθυγράμμιση (πόλωση) των ραδιοκυμάτων καθώς βλέπει κανείς στο πλάτος του πίδακα. Αυτή η κλίση εμφανίστηκε στις παρατηρήσεις του VLBA. Ωστόσο, με ένα στριμμένο μαγνητικό πεδίο, το ποσοστό των κυμάτων που είναι παρόμοια ευθυγραμμισμένα ή πολωμένα, θα πρέπει να είναι στο μεγαλύτερο του στο κέντρο του πίδακα και να μειώνεται σταθερά προς τις άκρες. Αντ 'αυτού, οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι το ποσοστό πόλωσης αυξανόταν προς τα άκρα.
Αυτό σημαίνει, λένε οι αστρονόμοι, ότι υπάρχει κάποιο πρόβλημα με το μοντέλο του στριμμένου μαγνητικού πεδίου ή τα αποτελέσματά του ξεπλένονται από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ του πίδακα και του διαστρικού μέσου μέσω του οποίου γεμίζει. «Ούτως ή άλλως, οι θεωρητικοί πρέπει να εργαστούν για να καταλάβουν πώς μπορεί να συμβεί αυτό», είπε η Ζαβάλα.
Όταν ειδοποιήθηκαν για τα νέα αποτελέσματα, ο Blandford είπε, «αυτές οι παρατηρήσεις είναι αρκετά καλές για να δικαιολογήσουν περαιτέρω ανάπτυξη της θεωρίας».
Το 3C 273 είναι ένα από τα πιο διάσημα κβάζαρ στην αστρονομία και ήταν το πρώτο που αναγνωρίστηκε ως πολύ μακρινό αντικείμενο το 1963. Ο αστρονόμος του Caltech Maarten Schmidt δούλευε σε ένα σύντομο επιστημονικό άρθρο για το 3C273 το απόγευμα της 5ης Φεβρουαρίου εκείνο το έτος, όταν ξαφνικά αναγνώρισε ένα μοτίβο στο φάσμα ορατού-φωτός του αντικειμένου που επέτρεψε έναν άμεσο υπολογισμό της απόστασής του. Αργότερα έγραψε ότι «έμεινα έκπληκτος από αυτήν την εξέλιξη…» Λίγα λεπτά αργότερα, είπε, συνάντησε τη συνάδελφό του Τζέσι Γκρίνσταϊν, που μελετούσε ένα άλλο κβάζαρ, σε ένα διάδρομο. Σε λίγα λεπτά, διαπίστωσαν ότι το δεύτερο ήταν επίσης πολύ μακρινό. Το 3C 273 απέχει περίπου δύο δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό της Παρθένου και είναι ορατό σε μεσαίου μεγέθους ερασιτεχνικά τηλεσκόπια.
Το VLBA είναι ένα σύστημα δέκα κεραιών ραδιοτηλεσκοπίου, το καθένα με διάμετρο 25 μέτρα (82 πόδια) σε διάμετρο και βάρος 240 τόνων. Από τη Mauna Kea στο Μεγάλο Νησί της Χαβάης έως τον St. Croix στις Παρθένους Νήσους των ΗΠΑ, το VLBA εκτείνεται σε περισσότερα από 5.000 μίλια, παρέχοντας στους αστρονόμους την πιο έντονη όραση για οποιοδήποτε τηλεσκόπιο στη Γη ή στο διάστημα. Αφιερωμένο το 1993, το VLBA έχει την ικανότητα να βλέπει λεπτές λεπτομέρειες ισοδύναμες με το να μπορεί να σταθεί στη Νέα Υόρκη και να διαβάσει μια εφημερίδα στο Λος Άντζελες.
«Το εξαιρετικά έντονο ραδιόφωνο« όραμα »του VLBA ήταν απολύτως απαραίτητο για να γίνει αυτό το έργο», εξήγησε η Zavala. «Χρησιμοποιήσαμε τις υψηλότερες ραδιοσυχνότητες στις οποίες μπορούσαμε να εντοπίσουμε το τζετ του 3C273 για να μεγιστοποιήσουμε τις λεπτομέρειες που θα μπορούσαμε να πάρουμε και αυτή η προσπάθεια απέδωσε με μεγάλη επιστήμη», πρόσθεσε.
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
