На начин који некако наликује формирању савеза за пораз Дартх Вадер-ове Звезде смрти, пре више од деценије астрономи су формирали конзорцијум телескопа Блаз Земље са целим Земљом како би разумели природу Пустиног пиштоља смрти (ака и супротно од звучног имена на вратима смрти, ГАСП се показао кључним за откривање тајни како Натуре 'ЛХЦ' делује.
„Као највећи акцелератори у свемиру, важни су млазни зракоплови који су важни за разумевање“, рекао је сарадник Института за астрофизику и козмологију честица (КИПАЦ) Масааки Хаиасхида, дописни аутор у недавном раду који је представио нове резултате са астрофизичара КИПАЦ-а Грега Мадејског. „Али како се производе и како су структурирани није добро схваћено. И даље желимо да разумемо основе. “
Блажари доминирају небом гама зрака, дискретним мрљама на тамном позадини универзума. Како материја у близини падне у супермасичну црну рупу у средишту блазара, „нахранивши“ црну рупу, она распршује део те енергије натраг у свемир као млаз честица.
Истраживачи су раније теоретизирали да такве млазеве држе заједно снажне жиле магнетног поља, док свјетлост млазнице ствара честице које се спирално окрећу око ових „линија“ магнетног поља танког магнетног поља.
Ипак, до сада су детаљи релативно слабо разумети. Недавна студија узнемирује превладавајуће разумевање структуре млазнице, откривајући нови увид у те мистериозне, али ипак моћне звери.
„Овај рад је значајан корак ка разумијевању физике ових млазева,“ рекао је директор КИПАЦ-а Рогер Бландфорд. "Ова врста посматрања ће нам омогућити да схватимо њихову анатомију."
Током пуне године посматрања, истраживачи су се фокусирали на један посебан млазни зрак, 3Ц279, смештен у сазвежђу Девица, надгледајући га у многим различитим таласним опсезима: гама-зракама, рендгену, оптичким, инфрацрвеним и радио. Блази непрестано трепере, а истраживачи су очекивали сталне промене у свим таласним опсезима. Средином године, међутим, истраживачи су приметили спектакуларну промену оптичке и гама-зраке млазнице: 20-дневни прасак гама зрака праћен је драматичном променом оптичке светлости млазнице.
Иако је већина оптичке светлости неполаризована - састоји се од светлости са једнаком мешавином свих поларизација - екстремно савијање енергетских честица око магнетне поља може поларизовати светлост. Током 20-дневног бљеска гама зрака, оптичка светлост из млаза је променила поларизацију. Ова временска веза између промена у гама-светлости и промена оптичке поларизације сугерише да се светлост у оба таласна опсега ствара у истом делу млаза; током тих 20 дана нешто се у локалном окружењу променило и проузроковало је промену оптичке и гама-светлости.
„Имамо прилично добру идеју где се у млазном свјетлу ствара оптичка светлост; сада када знамо да се гама зраке и оптичка светлост стварају на истом месту, по први пут можемо да утврдимо одакле долазе гама зраци “, рекао је Хаиасхида.
Ово знање има далекосежне импликације о томе како супермасивна црна рупа производи поларне млазнице. Велика већина енергије која се ослобађа у млазу бјежи у облику гама зрака, а истраживачи су раније мислили да се сва та енергија мора ослободити у близини црне рупе, близу мјеста гдје се материја која тече у црну рупу одустаје од енергије у Прво место. Ипак, нови резултати сугерирају да се - попут оптичке светлости - гама зраци емитују релативно далеко од црне рупе. Ово, рекоше Хаиасхида и Мадејски, заузврат сугерирају да линије магнетног поља морају некако помоћи енергији да путује далеко од црне рупе прије него што се ослободи у облику гама зрака.
„Оно што смо пронашли било је веома другачије од онога што смо очекивали“, рекао је Мадејски. „Подаци сугерирају да гама зраци настају не један или два светлосна дана из црне рупе [као што се очекивало], већ ближе једној светлосној години. То је изненађујуће. "
Осим што открива где се млазно светло производи, постепена промена поларизације оптичког светла такође открива и нешто неочекивано у укупном облику млаза: млаз изгледа да се крива док путује даље од црне рупе.
"У једном тренутку током грома зрачења поларизација се ротирала за око 180 степени како се интензитет светлости мењао", рекао је Хаиасхида. "Ово сугерише да се цео млаз криви."
Ово ново разумевање унутрашње делатности и конструкције блиставог млаза захтева нови радни модел јет-структуре, онај у коме млаз драматично закриви а најефикаснија светлост потиче далеко од црне рупе. Ово је, рекао је Мадејски, тамо одакле долазе теоретичари. „Наша студија представља теоретичарима врло важан изазов: како бисте конструисали млаз који би потенцијално могао да носи енергију тако далеко од црне рупе? И како смо онда то могли открити? Узимање у обзир линија магнетног поља није једноставно. Сродне прорачуне је тешко урадити аналитички и морају се решити изузетно сложеним нумеричким схемама. "
Теоретичар Јонатхан МцКиннеи, сарадник са Универзитета Станфорд Еинстеин и стручњак за формирање магнетизираних млазева, слаже се да резултати постављају онолико питања колико одговоре. "Дуго се воде расправе око ових млазева - око тачно одакле долази емисија гама зрака. Овај рад ограничава врсте млазних модела који су могући “, рекао је МцКиннеи, који није повезан са недавном студијом. „Са теоретичког становишта, узбуђен сам јер то значи да требамо преиспитати наше моделе.“
Док теоретичари сматрају како нова запажања одговарају моделима рада млазњака, Хаиасхида, Мадејски и други чланови истраживачког тима наставит ће прикупљати више података. „Постоји јасна потреба да се таква опажања спроведу на свим врстама светлости како би се ово боље разумело“, рекао је Мадејски. „Потребна је огромна координација да би се урадила ова врста студије, која је обухватила више од 250 научника и податке са око 20 телескопа. Али вреди."
Помоћу ове и будуће студије више таласних дужина, теоретичари ће имати нови увид с којим могу креирати моделе како раде највећи свемирски акцелератори. Дартх Вадеру није дозвољен приступ овим резултатима истраживања.
Извори: Саопштење за медије о националним акцелераторима ДОЕ / СЛАЦ, чланак у броју Натуре за 18. фебруар 2010. године.
