Деякі з найяскравіших об’єктів у Всесвіті - квазари. Замість чорних дір, що споживають речовину, тут можуть бути об'єкти з потужними магнітними полями, які діють як гвинти, відбиваючи речовину назад у галактику.
У далекому, молодому Всесвіті квазари світяться блиском, незрівнянним нічим у місцевому космосі. Хоча вони виглядають зіркоподібними в оптичних телескопах, квазари - це насправді яскраві центри галактик, розташовані в мільярдах світлових років від Землі.
Нині кипляче ядро квазара зображено таким, що містить диск гарячого газу, що спіралізується у надмасивну чорну діру. Частина цього газу насильно викидається назовні двома протилежними струменями майже зі швидкістю світла. Теоретики намагаються зрозуміти фізику накопичувального диска і струменів, а спостерігачі намагаються зазирнути в серце квазара. Центральний «двигун», що живить реактивні літаки, важко вивчити телескопічно, оскільки регіон настільки компактний, а спостерігачі Землі - так далеко.
Астроном Руді Шильд з Гарвардсько-Смітсонівського центру астрофізики (CfA) та його колеги вивчили квазар, відомий як Q0957 + 561, розташований приблизно в 9 мільярдів світлових років від Землі у напрямку сузір'я Великої Урси, біля Великої Ковші. Цей квазар містить центральний компактний об'єкт, що містить стільки ж маси, як 3-4 мільярди сонців. Більшість вважає цей об'єкт «чорною дірою», але дослідження Шильда припускають інше.
"Ми не називаємо цей об'єкт чорною дірою, оскільки ми знайшли докази того, що він містить внутрішньо закріплене магнітне поле, яке проникає прямо через поверхню згорнутого центрального об'єкта і взаємодіє з середовищем квазара", - коментує Шилд.
Дослідники вибрали Q0957 + 561 для його зв’язку з природним космічним об'єктивом. Гравітація сусідньої галактики вигинає простір, утворюючи два зображення далекого квазара і збільшуючи його світло. Зірки і планети в сусідній галактиці також впливають на світло квазара, викликаючи невеликі коливання яскравості (в процесі, який називається "мікросвітлення"), коли вони заносяться в лінію зору між Землею і квазаром.
Шилд спостерігав за яскравістю квазара протягом 20 років і керував міжнародним консорціумом спостерігачів, що керували 14 телескопами, щоб тримати об’єкт під постійним цілодобовим режимом у критичний час.
"За допомогою мікролінінгування ми можемо відрізнити більше деталей від цієї так званої" чорної діри "на дві третини шляху до краю видимого Всесвіту, ніж ми можемо від чорної діри в центрі Чумацького Шляху", - сказав Шилд.
Завдяки ретельному аналізу, команда випробовувала деталі про ядро квазара. Наприклад, їх розрахунки визначили місце, де формуються струмені.
«Як і де формуються ці струмені? Навіть після 60 років радіоспостереження ми не мали відповіді. Зараз докази є, і ми знаємо, - сказав Шилд.
Шилд та його колеги виявили, що реактивні літаки виходять із двох регіонів розміром 1000 астрономічних одиниць (приблизно в 25 разів більше відстані Плутон-Сонце), розташованих 8000 астрономічних одиниць безпосередньо над полюсами центрального компактного об'єкта. (Астрономічна одиниця визначається як середня відстань від Землі до Сонця, або 93 мільйони миль.) Однак, такого розташування можна було б очікувати, лише якщо реактивні літаки живляться за допомогою повторного з'єднання ліній магнітного поля, які були прикріплені до обертового надмасивного компактного об'єкта в межах квазару. Взаємодіючи з навколишнім накопичувальним диском, такі обертові лінії магнітного поля згортаються, звиваються все міцніше і міцніше, поки вони вибухонебезпечно не з’єднаються, знову з’єднаються і розійдуться, вивільняючи величезні кількості енергії, яка живить струмені.
"Схоже, що в цьому квазарі динамічно переважає магнітне поле, внутрішньо прикріплене до його центрального, обертового супермасивного компактного об'єкта", - заявив Шильд.
Подальші докази важливості внутрішньо закріпленого магнітного поля квазара є в оточуючих структурах. Наприклад, внутрішня область, найближча до квазару, здається, очищена від матеріалу. Внутрішній край накопичувального диска, розташований близько 2000 астрономічних одиниць від центрального компактного об'єкта, нагрівається до розжарювання і яскраво світиться. Обидва ефекти - це фізичні підписи закрученого, внутрішнього магнітного поля, що обертається навколо обертання центрального компактного об'єкта - явище, що отримало назву "ефект магнітного гвинта".
Спостереження також передбачають наявність широкого конусоподібного відтоку з накопичувального диска. Там, де він освітлений центральним квазаром, він сяє кільцевим контуром, відомим під назвою Елвісової структури після колеги Шільда по CfA Мартина Елвіса, який теоретизував його існування. На диво велике кутове отвір відтоку, що спостерігається, найкраще пояснюється впливом внутрішнього магнітного поля, що міститься в центральному компактному об'єкті в цьому квазарі.
У світлі цих спостережень Шильд та його колеги Дарріл Лейтер (Центр досліджень астрофізики Марвуда) та Стенлі Робертсон (Державний університет Південно-Західної Оклахоми) запропонували суперечливу теорію про те, що магнітне поле невід'ємне для центрального супермасивного компактного об'єкта квазара, а не ніж лише бути частиною накопичувального диска, як вважає більшість дослідників. Якщо підтвердиться, ця теорія призведе до нової революційної картини структури квазарів.
"Наш висновок кидає виклик прийнятому погляду на чорні діри", - сказав Лейтер. "Ми навіть запропонували нове ім'я для них - Магнетосферні вічно руйнуючі об'єкти, або МЕКО", варіант назви, вперше винайдений індійським астрофізиком Абхасом Мітра в 1998 році. "Астрофізики 50 років тому не мали доступу до сучасного розуміння квантової електродинаміки, яка стоїть за нашими новими рішеннями оригінальних рівнянь відносності Ейнштейна ».
Це дослідження дозволяє стверджувати, що, крім своєї маси і віджиму, центральний компактний об'єкт квазара може мати фізичні властивості більше, як сильно червоний зміщений, прядильний магнітний диполь, ніж як чорна діра. З цієї причини більшість матерій, що наближаються, не зникають назавжди, а натомість відчуває моторні обертові магнітні поля і відкручується назад. Відповідно до цієї теорії, у MECO немає горизонту подій, тому будь-яка матерія, яка здатна потрапити магнітним гвинтом, поступово сповільнюється і зупиняється на сильно червоній зміненій поверхні MECO, і лише слабкий сигнал, що з'єднує випромінювання від цієї речовини до далекого спостерігача. Цей сигнал дуже важко спостерігати і його не було виявлено з Q0957 + 561.
Це дослідження було опубліковане в липневому випуску журналу Astronomical Journal і доступне в Інтернеті за адресою http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505518.
Штаб-квартира штату Кембридж, штат Массачусетс, Гарвард-Смітсонівський центр астрофізики (CfA) - це спільна співпраця між Смітсонівською астрофізичною обсерваторією та Обсерваторією Гарвардського коледжу. Вчені CfA, організовані у шість наукових підрозділів, вивчають походження, еволюцію та остаточну долю Всесвіту.
Оригінальне джерело: CfA News Release
