Panašiai kaip ir susiformavus aljansui siekiant nugalėti Darth Vaderio mirties žvaigždę, daugiau nei prieš dešimtmetį astronomai sudarė „Earth Earth Blazar“ teleskopo konsorciumą, kad suprastų „Gamtos mirties spindulių pistoletą“ (dar žinomą kaip priešingai nei skamba jo mirties metu). GASP pasirodė esminis dalykas norint išsiaiškinti gamtos „LHC“ veikimo paslaptis.
„Kaip didžiausius Visatos greitintuvus, svarbu suprasti blazaro purkštukus“, - teigė Kavli dalelių astrofizikos ir kosmologijos instituto (KIPAC) mokslinis bendradarbis Masaaki Hayashida, atitinkamas autorius naujausiame dokumente, kuriame pristatyti nauji KIPAC astrofiziko Grego Madejski rezultatai. „Tačiau kaip jie gaminami ir kaip struktūrizuojami, nėra gerai suprantama. Mes vis dar norime suprasti pagrindus “.
Gazos spinduliuotės danguje dominuoja blazaros, atskiros dėmės tamsiame visatos fone. Kai netoliese esanti medžiaga patenka į didžiulę juodąją skylę blazaro centre, „maitindama“ juodąją skylę, ji išpurškia dalį šios energijos atgal į visatą kaip dalelių srovė.
Tyrėjai anksčiau teoretikavo, kad tokius purkštukus laiko stiprios magnetinio lauko juostos, o purkštuko šviesą sukuria dalelės, spiralinės aplink šias plono magnetinio lauko „linijas“.
Tačiau iki šiol detalės buvo suprastos gana prastai. Neseniai atliktas tyrimas pakeitė vyraujantį reaktyvinio lėktuvo struktūros supratimą ir atskleidė naują šių paslaptingų, bet galingų žvėrių įžvalgą.
„Šis darbas yra reikšmingas žingsnis link šių purkštukų fizikos supratimo“, - sakė KIPAC direktorius Rogeris Blandfordas. „Tai yra šio tipo stebėjimas, kuris leis mums išsiaiškinti jų anatomiją“.
Per visus stebėjimo metus tyrėjai sutelkė dėmesį į vieną konkretų „blazar“ purkštuką 3C279, esantį Mergelės žvaigždyne, stebėdami jį daugeliu skirtingų bangų juostų: gama, rentgeno, optiniu, infraraudonųjų spindulių ir radiju. „Blazars“ mirksi nuolat, o tyrėjai tikėjosi nuolatinių pokyčių visose bangų juostose. Tačiau metų viduryje tyrėjai pastebėjo įspūdingą reaktyvinio lėktuvo optinio ir gama spinduliuotės spinduliuotės pasikeitimą: 20 dienų gama spindulių pliūpsnį lydėjo dramatiškas purkštuko optinės šviesos pokytis.
Nors didžioji dalis optinio apšvietimo yra nepolarizuota - susidedanti iš šviesos su vienoda visų poliarizacijų mišiniu, energetinių dalelių lenkimas aplink magnetinio lauko liniją gali poliarizuoti šviesą. 20 dienų gama spinduliuotės pliūpsnio metu purkštuko optinė šviesa pakeitė jo poliarizaciją. Šis laikinas ryšys tarp gama spinduliuotės pokyčių ir optinės poliarizacijos pokyčių rodo, kad šviesa abiejose bangų juostose sukuriama toje pačioje srovės dalyje; per tas 20 dienų kažkas vietinėje aplinkoje pasikeitė ir dėl to gali skirtis ir optinė, ir gama spinduliuotė.
„Mes turime gana gerą idėją, kur sukuriama reaktyvioji optinė šviesa; Dabar, kai mes žinome, kad gama spinduliai ir optinė šviesa yra kuriami toje pačioje vietoje, pirmą kartą galime nustatyti, iš kur gama spinduliai sklinda “, - sakė Hayashida.
Šios žinios turi didelę reikšmę tam, kaip supermasyvi juodoji skylė sukuria polinius purkštukus. Didžioji dalis purkštuve išsiskiriančios energijos išsiskiria gama spindulių pavidalu, ir tyrėjai anksčiau manė, kad visa ši energija turi būti išleista šalia juodosios skylės, ten, kur į juodąją skylę tekanti medžiaga atiduoda savo energiją Pirmoji vieta. Nauji rezultatai rodo, kad gama spinduliai, kaip ir optinė šviesa, yra skleidžiami gana toli nuo juodosios skylės. Tai, pasak Hayashida ir Madejski, savo ruožtu rodo, kad magnetinio lauko linijos kažkaip turi padėti energijai judėti toli nuo juodosios skylės, kol ji išsiskiria gama spindulių pavidalu.
„Tai, ką atradome, labai skyrėsi nuo to, ko tikėjomės“, - sakė Madejski. Duomenys rodo, kad gama spinduliai sklinda ne vieną ar dvi šviesos dienas nuo juodosios skylės [kaip buvo tikėtasi], bet arčiau vienerių šviesmečių. Tai stebina “.
Laipsniškas optinės šviesos poliarizacijos pasikeitimas rodo ne tik tai, kur sklinda purkštukas, bet ir netikėtai paaiškėja bendroji purkštuko forma: purkštukas atrodo lenktas, tolstant nuo juodosios skylės.
„Vienu metu gama spinduliuotės pliūpsnio metu poliarizacija pasisuko apie 180 laipsnių, pasikeitus šviesos intensyvumui“, - sakė Hayashida. „Tai rodo, kad visa srovė kreivėja.“
Šis naujas supratimas apie „blazar“ purkštuko vidinį veikimą ir konstrukciją reikalauja naujo reaktyvinio modelio darbinio modelio, kuriame purkštukas smarkiai pasislenka, o energingiausia šviesa sklinda toli nuo juodosios skylės. Anot Madejski, būtent ten įsitraukia teoretikai. „Mūsų tyrimas teoretikams kelia labai svarbų iššūkį: kaip sukonstruotumėte reaktyvinį lėktuvą, kuris potencialiai galėtų nešti energiją taip toli nuo juodosios skylės? Ir kaip mes tada galėtume tai aptikti? Atsižvelgti į magnetinio lauko linijas nėra paprasta. Susijusius skaičiavimus sunku atlikti analitiškai ir jie turi būti išspręsti naudojant labai sudėtingas skaitines schemas. “
Stanfordo universiteto Einšteino bendradarbis ir magnetizuotų purkštukų formavimo ekspertas Jonathanas McKinney sutinka, kad rezultatai kelia tiek klausimų, kiek į juos atsakoma. „Dėl šių purkštukų ilgą laiką buvo ginčijamasi būtent apie tai, iš kur sklinda gama spinduliuotė. Šis darbas suvaržo galimus reaktyvinio modelio tipus “, - teigė McKinney, nesusijęs su neseniai atliktu tyrimu. „Teoretiko požiūriu, džiaugiuosi, nes tai reiškia, kad turime pergalvoti savo modelius“.
Teoretikams svarstant, kaip nauji stebėjimai tinka reaktyvinių purkštukų veikimo modeliams, Hayashida, Madejski ir kiti tyrimų komandos nariai ir toliau rinks daugiau duomenų. „Aišku reikia atlikti tokius stebėjimus visose šviesos rūšyse, kad tai geriau suprastume“, - sakė Madejski. „Norint atlikti tokio tipo tyrimus, kuriuose dalyvavo daugiau nei 250 mokslininkų ir duomenys iš maždaug 20 teleskopų, prireikė didžiulės koordinacijos. Bet tai verta “.
Vykdydami šį ir būsimus kelių bangų ilgio tyrimus, teoretikai turės naujos įžvalgos, kuria naudosis modeliais, kaip veikia didžiausi Visatos greitintuvai. Darth Vader nebuvo leista naudotis visais šių tyrimų rezultatais.
Šaltiniai: DOE / SLAC Nacionalinės greitintuvo laboratorijos pranešimas spaudai, pranešimas 2010 m. Vasario 18 d. Leidinyje „Nature“.
