Dodatkowy wysiłek, aby zobrazować słaby, gigantyczny korkociąg śledzony przez szybkie protony i elektrony wystrzelone z tajemniczego mikrokwazara, opłacił się za parę astrofizyków, którzy uzyskali nowy wgląd w wewnętrzne funkcjonowanie bestii, a także rozwiązali długotrwały spór o odległość obiektu.
Astrofizyk użył radioteleskopu Very Large Array (VLA) National Science Foundation do uchwycenia najdrobniejszych szczegółów, jakie jeszcze widzieliśmy w dżetach plazmowych wyłaniających się z mikrokwasu SS 433, obiektu nazywanego kiedyś „zagadką stulecia”. W rezultacie zmienili rozumienie dżetów przez naukowców i rozstrzygnęli kontrowersje dotyczące ich odległości „ponad wszelką uzasadnioną wątpliwość”, powiedzieli.
SS 433 jest gwiazdą neutronową lub czarną dziurą krążącą wokół „normalnej” gwiazdy towarzyszącej. Silna grawitacja gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury wciąga materiał z gwiezdnego wiatru swojego towarzysza w dysk akrecyjny, ściśle otaczający gęsty centralny obiekt, zanim zostanie na niego wciągnięty. Dysk ten napędza strumienie szybkich protonów i elektronów na zewnątrz ze swoich biegunów z prędkością około jednej czwartej prędkości światła. Dysk w SS 433 kołysze się jak dziecięca bluza, powodując, że jego dżety wyśledzą korkociąg na niebie co 162 dni.
Nowe badanie VLA wskazuje, że prędkość wyrzucanych cząstek zmienia się w czasie, w przeciwieństwie do tradycyjnego modelu dla SS 433.
„Odkryliśmy, że rzeczywista prędkość waha się od 24 do 28 procent prędkości światła, a nie jest stała”, powiedziała Katherine Blundell z University of Oxford w Wielkiej Brytanii. „Zadziwiające, że odrzutowce poruszające się w obu kierunkach jednocześnie zmieniają prędkości, wytwarzając w każdym momencie identyczne prędkości w obu kierunkach” - dodał Blundell. Blundell współpracował z Michaelem Bowlerem, także z Oksfordu. Odkrycia naukowców zostały zaakceptowane przez Astrophysical Journal Letters.
Nowe zdjęcie VLA pokazuje dwa pełne obroty korkociągu dżetów po obu stronach rdzenia. Analiza obrazu wykazała, że jeśli materiał pochodziłby z rdzenia ze stałą prędkością, ścieżki strumienia nie pasowałyby dokładnie do szczegółów obrazu.
„Dzięki symulacji wyrzutów przy różnych prędkościach byliśmy w stanie dokładnie dopasować się do obserwowanej struktury” - wyjaśnił Blundell. Naukowcy po raz pierwszy dopasowali się do jednego z odrzutowców. „Byliśmy wtedy zaskoczeni, widząc, że różne prędkości, które pasowały do struktury jednego odrzutowca, również dokładnie odtworzyły ścieżkę drugiego odrzutowca” - powiedział Blundell. Dodając, że dopasowanie prędkości w dwóch strumieniach odtwarza obserwowaną strukturę, nawet uwzględniając fakt, że ponieważ jeden strumień odsuwa się od nas bardziej niż drugi, dotarcie do niego zajmuje więcej czasu.
Astrofizycy spekulują, że zmiany prędkości wyrzutu mogą być spowodowane zmianami prędkości, z jaką materiał jest przenoszony z gwiazdy towarzyszącej na dysk akrecyjny.
Szczegółowy nowy obraz VLA pozwolił również astrofizykom ustalić, że SS 433 znajduje się blisko 18 000 lat świetlnych od Ziemi. Wcześniejsze szacunki miały obiekt, w gwiazdozbiorze Akwili, blisko 10 000 lat świetlnych. Dokładna odległość, jak twierdzili naukowcy, pozwala teraz lepiej określić wiek skorupy szczątków wysadzonych przez wybuch supernowej, który stworzył gęsty, zwarty obiekt w mikrokwazale. Dokładna znajomość odległości pozwala im również zmierzyć rzeczywistą jasność elementów mikrokwazara, a to, jak powiedzieli, poprawia ich zrozumienie fizycznych procesów zachodzących w systemie.
Przełomowy obraz został wykonany przy użyciu 10 godzin czasu obserwacji w VLA w konfiguracji, która maksymalizuje zdolność VLA do dostrzeżenia drobnych szczegółów. Reprezentuje najdłuższą „ekspozycję czasową” SS 433 przy długości fal radiowych, a tym samym pokazuje najdelikatniejsze szczegóły. Reprezentuje również najlepszy taki obraz, jaki można wykonać przy użyciu obecnej technologii. Ponieważ dysze w SS 433 poruszają się, ich obraz zostałby „rozmazany” w dłuższej obserwacji. Aby zobaczyć jeszcze słabsze szczegóły w dżetach, astrofizycy muszą poczekać na większą wrażliwość Rozszerzonego VLA, który ma być dostępny za kilka lat.
SS 433 był pierwszym przykładem tak zwanych mikrokwazarów, układów podwójnych z gwiazdą neutronową lub czarną dziurą krążącą wokół innej gwiazdy i emitujących strumienie materiału z dużą prędkością. Dziwny układ gwiezdny został szeroko rozpropagowany w mediach na przełomie lat 70. i 80. Artykuł Sky & Telescope z 1981 r. Zatytułowany był „SS 433 - Enigma of the Century”.
Ponieważ uważa się, że mikrokwazary w naszej własnej Galaktyce Mlecznej Drogi wytwarzają szybkie strumienie materiału w procesach podobnych do tych, które wytwarzają strumienie z rdzeni galaktyk, pobliskie mikrokwazary służą jako wygodne „laboratorium” do badania fizyki dżetów. Mikrokwazary są bliżej i wykazują zmiany szybciej niż ich więksi kuzyni.
Katherine Blundell jest stypendystką uniwersyteckim finansowanym przez Royal Society w Wielkiej Brytanii.
National Radio Astronomy Observatory to placówka National Science Foundation, obsługiwana na podstawie umowy o współpracy przez Associated Universities, Inc.
Oryginalne źródło: NRAO News Release
