Darth Vader'in Ölüm Yıldızını yenmek için bir ittifakın oluşumu gibi, astronomlar on yıldan fazla bir süre önce Doğanın Ölüm Işını Silahını anlamak için Tüm Dünya Blazar Teleskop konsorsiyumu kurdular (aka Ve ölümün sonundaki isminin aksine, GASP, Nature'ın “LHC” sinin nasıl işlediğinin sırlarını çözmede çok önemli olduğunu kanıtladı.
“Evrenin en büyük hızlandırıcıları olarak, blazar jetleri anlamak önemlidir,” dedi Kliac Astrofizikçi Greg Madejski ile yeni sonuçları sunan son makaledeki Kavli Parçacık Astrofizik ve Kozmoloji Enstitüsü (KIPAC) Araştırma Görevlisi Masaaki Hayashida. “Ancak nasıl üretildikleri ve nasıl yapılandırıldıkları iyi anlaşılmamış. Hala temelleri anlamaya çalışıyoruz. ”
Blazarlar, gama ışını gökyüzüne, evrenin karanlık arka planında ayrı lekelere hakim. Yakındaki madde, bir blazar'un merkezindeki süper karamsar kara deliğe düştüğü ve kara deliği “beslediği” için, bu enerjinin bir kısmını evrenin içine bir parçacık jeti olarak püskürtür.
Araştırmacılar daha önce bu tür jetlerin güçlü manyetik alan dalları ile bir arada tutulduğunu, jetin ışığının ise bu ince manyetik alan “çizgileri” etrafında dönen parçacıklar tarafından yaratıldığını teorileştirmişlerdi.
Ancak, şimdiye kadar, ayrıntılar nispeten iyi anlaşılmamıştır. Son çalışma, jetin yapısının hakim anlayışını altüst ederek bu gizemli ama güçlü hayvanlara yeni bir bakış açısı getiriyor.
KIPAC Direktörü Roger Blandford, “Bu çalışma, bu jetlerin fiziğini anlama yolunda önemli bir adım” dedi. “Anatomilerini bulmamızı mümkün kılacak bu tür bir gözlem.”
Bir yıllık gözlem boyunca, araştırmacılar Başak takımyıldızında bulunan belirli bir blazar jet, 3C279 üzerinde odaklandı ve bunu birçok farklı dalga bandında izledi: gama ışını, X-ışını, optik, kızılötesi ve radyo. Blazarlar sürekli titriyor ve araştırmacılar tüm dalga bantlarında sürekli değişiklikler bekledi. Bununla birlikte, yılın ortasında, araştırmacılar jetin optik ve gama ışını emisyonunda çarpıcı bir değişiklik gözlemledi: gama ışınlarındaki 20 günlük bir parlamaya, jetin optik ışığında dramatik bir değişiklik eşlik etti.
Çoğu optik ışık polarize edilmemesine rağmen - tüm polarizasyonların eşit bir karışımına sahip ışıktan oluşur - manyetik alan çizgisi etrafındaki enerjik parçacıkların aşırı bükülmesi ışığı polarize edebilir. 20 günlük gama ışını parlaması sırasında, jetten gelen optik ışık polarizasyonunu değiştirdi. Gama ışını ışığındaki değişiklikler ile optik polarizasyondaki değişiklikler arasındaki bu geçici bağlantı, her iki dalga bandındaki ışığın jetin aynı kısmında yaratıldığını; bu 20 gün boyunca, yerel ortamdaki bir şey hem optik hem de gama ışını ışığının değişmesine neden olacak şekilde değişti.
“Jet optik ışığın nerede oluştuğu hakkında oldukça iyi bir fikrimiz var; artık gama ışınlarının ve optik ışığın aynı yerde yaratıldığını bildiğimize göre, ilk kez gama ışınlarının nereden geldiğini belirleyebiliriz ”dedi.
Bu bilginin, süper kütleli bir kara deliğin nasıl kutup jetleri ürettiği konusunda kapsamlı etkileri vardır. Bir jet içinde salınan enerjinin büyük çoğunluğu gama ışınları şeklinde kaçar ve araştırmacılar daha önce tüm bu enerjinin kara deliğe yakın bir yerde, kara deliğe akan maddenin enerjisini bıraktığı yere salınması gerektiğini düşünmüşlerdir. ilk yer. Yine de yeni sonuçlar - optik ışık gibi - gama ışınlarının kara delikten nispeten uzakta yayıldığını göstermektedir. Hayashida ve Madejski, bunun sonucunda manyetik alan çizgilerinin, bir şekilde enerjinin gama ışınları şeklinde serbest bırakılmadan önce kara delikten uzakta hareket etmesine yardımcı olması gerektiğini söyledi.
“Bulduğumuz şey beklediğimizden çok farklıydı,” dedi Madejski. “Veriler gama ışınlarının kara delikten [beklendiği gibi] bir veya iki ışık günü değil, bir ışık yılına yakın üretildiğini gösteriyor. Bu şaşırtıcı. ”
Jet ışığının nerede üretildiğini açığa çıkarmaya ek olarak, optik ışığın polarizasyonundaki kademeli değişim de jetin genel şekli hakkında beklenmedik bir şey ortaya çıkarır: jet kara delikten uzaklaşırken eğri gibi görünür.
Hayashida, “Bir gama ışını parlaması sırasında bir noktada, polarizasyon ışığın yoğunluğu değiştikçe yaklaşık 180 derece döndü” dedi. “Bu, tüm jet eğrilerinin olduğunu gösteriyor.”
Bir blazar jetinin iç işleyişine ve inşasına ilişkin bu yeni anlayış, jetin yapısında yeni bir çalışma modeli gerektirir; bu modelde, jet, dramatik bir şekilde kıvrılır ve en enerjik ışığın kara delikten uzaktır. Madejski, bunun teorisyenlerin devreye girdiği yer olduğunu söyledi. “Çalışmamız teorisyenler için çok önemli bir zorluk oluşturuyor: potansiyel olarak kara delikten uzakta enerji taşıyabilecek bir jet nasıl inşa edersiniz? Peki bunu nasıl tespit edebiliriz? Manyetik alan çizgilerini dikkate almak basit değildir. İlgili hesaplamaları analitik olarak yapmak zordur ve son derece karmaşık sayısal şemalarla çözülmesi gerekir. ”
Stanford Üniversitesi Einstein Üyesi ve mıknatıslanmış jetlerin oluşumu konusunda uzman olan teorisyen Jonathan McKinney, sonuçların cevapladıkları kadar çok soru oluşturduğunu kabul ediyor. “Bu jetler hakkında - tam olarak gama ışını emisyonunun nereden geldiğiyle ilgili uzun zamandır bir tartışma var. Bu çalışma mümkün olan jet modeli türlerini kısıtlıyor ”dedi. “Bir teorisyen bakış açısından heyecanlıyım çünkü modellerimizi yeniden düşünmemiz gerektiği anlamına geliyor.”
Teorisyenler yeni gözlemlerin jetlerin nasıl çalıştığına dair modellere nasıl uyduğunu düşünürken, Hayashida, Madejski ve araştırma ekibinin diğer üyeleri daha fazla veri toplamaya devam edecekler. Madejski, “Bunu daha iyi anlamak için bu tür gözlemleri her türlü ışıkta yapmaya açık bir ihtiyaç var” dedi. “250'den fazla bilim insanı ve yaklaşık 20 teleskoptan veri içeren bu tür bir araştırmayı gerçekleştirmek çok büyük bir koordinasyon gerektiriyor. Ama buna değer."
Bu ve gelecekteki çok dalga boylu çalışmalarla teorisyenler, evrenin en büyük hızlandırıcılarının nasıl çalıştığına dair modeller üretecekleri yeni bir kavrayışa sahip olacaklar. Darth Vader'ın bu araştırma sonuçlarına erişimi engellendi.
Kaynaklar: DOE / SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı Basın Bülteni, Nature'ın 18 Şubat 2010 sayısında yayınlanan bir bildiri.
