Zdjęcie VLBA kwazara 3C 273 z jego długim strumieniem. Źródło zdjęcia: NRAO. Kliknij, aby powiększyć.
Kiedy para naukowców skierowała radioteleskop Very Long Baseline Array (VLBA) w kierunku słynnego kwazara, szukali dowodów na poparcie popularnej teorii, dlaczego superszybkie strumienie cząstek płynące z kwazarów są ograniczone do wąskich strumieni. Zamiast tego dostali niespodziankę, która według jednego z astronomów „może odesłać teoretyków z powrotem na tablice kreślarskie”.
„Znaleźliśmy dowody, których szukaliśmy, ale znaleźliśmy również dodatkowy dowód, który wydaje się temu zaprzeczać” - powiedział Robert Zavala, astronom z Flagstaff w amerykańskiej stacji Naval Observatory w Arizonie. Zavala i Greg Taylor z National Radio Astronomy Observatory i Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology przedstawili swoje ustalenia na spotkaniu American Astronomical Society w Minneapolis w stanie Minnesota.
Kwazary są ogólnie uważane za supermasywne czarne dziury w rdzeniach galaktyk, czarna dziura otoczona wirującym dyskiem materiału jest nieuchronnie wciągana w paszę grawitacyjną czarnej dziury. W procesach, które wciąż nie są dobrze poznane, potężne strumienie cząstek są wypychane na zewnątrz z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła. Popularny model teoretyczny mówi, że linie pola magnetycznego w wirującym dysku są ciasno skręcone i ograniczają szybko poruszające się cząstki w wąskie „strumienie” wypływające z biegunów dysku.
W 1993 r. Astrofizyk z Uniwersytetu Stanford i astrofizyk Instytutu Kavli Roger Blandford zasugerował, że takie skręcone pole magnetyczne wytworzyłoby wyraźny wzór w wyrównaniu lub polaryzacji fal radiowych pochodzących z dżetów. Zavala i Taylor wykorzystali VLBA, który jest w stanie wytworzyć najbardziej szczegółowe obrazy dowolnego teleskopu w astronomii, aby znaleźć dowody na przewidywany wzór Blandforda w znanym kwazar o nazwie 3C 273.
„Widzieliśmy dokładnie to, co przewidział Blandford, popierając ideę skręconego pola magnetycznego. Widzieliśmy jednak również inny wzorzec, który nie jest wyjaśniony przez takie pole ”, powiedział Zavala.
Z technicznego punktu widzenia skręcone pole magnetyczne powinno powodować stałą zmianę lub gradient, o ile obraca się wyrównanie (polaryzacja) fal radiowych, gdy patrzy się na szerokość strumienia. Ten gradient pojawił się w obserwacjach VLBA. Jednak przy skręconym polu magnetycznym procent fal, które są podobnie wyrównane lub spolaryzowane, powinien być największy w środku strumienia i stopniowo zmniejszać się w kierunku krawędzi. Zamiast tego obserwacje wykazały procent polaryzacji rosnący w kierunku krawędzi.
Oznacza to, jak mówią astronomowie, albo coś jest nie tak z modelem skręconego pola magnetycznego lub jego efekty są wymywane przez interakcje między strumieniem a ośrodkiem międzygwiezdnym, przez który wierci. „Tak czy inaczej, teoretycy muszą zabrać się do pracy, aby dowiedzieć się, jak to się może stać” - powiedział Zavala.
Po otrzymaniu powiadomienia o nowych wynikach Blandford powiedział: „te obserwacje są wystarczająco dobre, aby uzasadnić dalszy rozwój teorii”.
3C 273 jest jednym z najbardziej znanych kwazarów w astronomii i jako pierwszy został rozpoznany jako bardzo odległy obiekt w 1963 roku. Astronom z Caltech Maarten Schmidt pracował nad krótkim artykułem naukowym o 3C273 po południu 5 lutego tego samego roku nagle rozpoznał wzór w widmie światła widzialnego obiektu, który umożliwił natychmiastowe obliczenie jego odległości. Później napisał: „Byłem oszołomiony tym rozwojem…”. Kilka minut później, powiedział, spotkał na korytarzu swojego kolegę Jesse Greensteina, który studiował inny kwazar. W ciągu kilku kolejnych minut odkryli, że drugi również był dość odległy. 3C 273 znajduje się około dwóch miliardów lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Panny i jest widoczny w średniej wielkości teleskopach amatorskich.
VLBA to system dziesięciu anten radioteleskopowych, z których każda ma antenę o średnicy 25 metrów i waży 240 ton. Od Mauna Kea na Big Island of Hawaii do St. Croix na Wyspach Dziewiczych Stanów Zjednoczonych, VLBA rozciąga się na ponad 5000 mil, zapewniając astronomom najostrzejsze widzenie dowolnego teleskopu na Ziemi lub w przestrzeni kosmicznej. Dedykowany w 1993 roku VLBA ma zdolność dostrzegania drobnych szczegółów równoważnych z tym, że może stać w Nowym Jorku i czytać gazetę w Los Angeles.
„Niezwykle ostra„ wizja ”radiowa VLBA była absolutnie niezbędna do wykonania tej pracy” - wyjaśnił Zavala. „Wykorzystaliśmy najwyższe częstotliwości radiowe, przy których mogliśmy wykryć odrzutowiec 3C273, aby zmaksymalizować szczegóły, jakie mogliśmy uzyskać, a wysiłek ten zwrócił się z wielką nauką” - dodał.
National Radio Astronomy Observatory to placówka National Science Foundation, obsługiwana na podstawie umowy o współpracy przez Associated Universities, Inc.
Oryginalne źródło: NRAO News Release
