Таким чином, як дещо схожий на створення союзу для перемоги Зірки смерті Дарта Вейдера, більше десятиліття тому астрономи створили консорціум телескопа "Блезар з усією землею", щоб зрозуміти природу "Смерть Рей-Гармата" (він же суперечить звуковим назвою, що звучить у дверях, GASP виявився вирішальним для розгадування секретів того, як працює "LHC" природи.
«Як найбільші прискорювачі Всесвіту, важливі для розуміння реактивні реактивні реактивні пристрої», - сказав науковий співробітник Інституту астрофізики та космології частинок (KIPAC) Масаакі Хаяшида, автор-кореспондент у недавньому документі, який представляв нові результати з астрофізиком KIPAC Грегом Мадейським. "Але як вони виробляються та як вони структуровані, недостатньо зрозуміло. Ми все ще хочемо зрозуміти основи ».
Блазари домінують у небі гамма-променів, дискретні плями на темному тлі Всесвіту. Оскільки неподалік матерія потрапляє в надмасивну чорну діру в центрі блазара, «живлячи» чорну діру, вона розпорошує частину цієї енергії назад у Всесвіт як струмінь частинок.
Раніше дослідники висловлювали теорію, що такі струмені утримуються між собою сильними вугликами магнітного поля, тоді як світло струменя створюється частинками, що спіралюються навколо цих «ліній» тонкого тонкого магнітного поля.
Але до цих пір деталі були відносно мало вивчені. Нещодавно проведене дослідження засмучує існуюче розуміння структури струменя, відкриваючи нове розуміння цих загадкових, але могутніх звірів.
"Ця робота є важливим кроком до розуміння фізики цих струменів", - сказав директор КІПАК Роджер Бландфорд. "Саме цей тип спостереження дозволить нам з'ясувати їх анатомію".
Протягом повного року спостережень дослідники зосередили увагу на одному конкретному джазарному струмені 3C279, розташованому в сузір'ї Діви, контролюючи його в багатьох різних хвильових діапазонах: гамма-рентгенівських, рентгенівських, оптичних, інфрачервоних та радіо. Блазари мерехтять постійно, і дослідники очікували постійних змін у всіх діапазонах хвиль. У середині року, однак, дослідники спостерігали вражаючу зміну оптичного та гамма-випромінювання струменя: 20-денний спалах гамма-променів супроводжувався різкою зміною оптичного світла струменя.
Хоча більша частина оптичного світла неполяризована - складається із світла з рівномірною сумішшю всіх поляризацій - екстремальне згинання енергетичних частинок навколо лінії магнітного поля може поляризувати світло. Під час 20-денного спалаху гамма-променів оптичне світло від струменя змінило свою поляризацію. Цей часовий зв’язок між змінами гамма-випромінювання та змінами оптичної поляризації говорить про те, що світло в обох діапазонах хвиль створюється в одній і тій же частині струменя; протягом цих 20 днів щось у місцевому середовищі змінилося, що призвело до зміни оптичного та гамма-випромінювання.
«Ми маємо досить гарне уявлення про те, де в реактивному світлі створюється оптичне світло; Тепер, коли ми знаємо, що гамма-промені та оптичне світло створюються там же, ми можемо вперше визначити, звідки беруться гамма-промені », - сказала Гаяшида.
Ці знання мають далекосяжні наслідки щодо того, як надмасивна чорна діра виробляє полярні струмені. Переважна більшість енергії, що виділяється струменем, витікає у вигляді гамма-променів, і раніше дослідники вважали, що вся ця енергія повинна вивільнятися поблизу чорної діри, близько до того, де речовина, що надходить у чорну діру, віддає свою енергію в першість. І все ж нові результати говорять про те, що - як оптичне світло - гамма-промені випромінюються відносно далеко від чорної діри. Це, в свою чергу, заявили Гаяшида та Мадейський, що лінії магнітного поля повинні якось допомагати енергії подорожувати далеко від чорної діри до того, як вона вивільниться у вигляді гамма-променів.
"Те, що ми знайшли, сильно відрізняється від того, чого ми очікували", - сказав Мадейський. "Дані свідчать про те, що гамма-промені виробляються не через один або два світлових дні від чорної діри [як очікувалося], а ближче до одного світлового року. Це дивно. "
Окрім того, що розкривається, де виробляється реактивне світло, поступова зміна поляризації оптичного світла також виявляє щось несподіване щодо загальної форми струменя: струм, здається, кривиться, коли відходить від чорної діри.
"В один момент під час спалаху гамма-випромінювання поляризація оберталася приблизно на 180 градусів, коли інтенсивність світла змінювалася", - сказав Гаяшида. "Це говорить про те, що цілі криві струменя".
Це нове розуміння внутрішньої роботи та побудови реактивного струменя вимагає нової робочої моделі структури реактивного струменя, в якій струмінь різко кривиться, а найенергійніше світло походить далеко від чорної діри. Це, за його словами, Мадейський, де приходять теоретики. "Наше дослідження представляє дуже важливу проблему для теоретиків: як би ви сконструювали струмінь, який потенційно міг би перенести енергію так далеко від чорної діри? І як ми могли це тоді виявити? Враховувати лінії магнітного поля не просто. Пов'язані обчислення складно зробити аналітично, і їх потрібно вирішити надзвичайно складними числовими схемами. "
Теоретик Джонатан Маккінні, науковий співробітник Станфордського університету Ейнштейн та експерт з питань формування намагнічених струменів, погоджується, що результати ставлять стільки питань, скільки вони відповідають. "Вже тривалий час суперечки про ці струмені - про те, звідки саме йде гамма-випромінювання. Ця робота обмежує можливі типи реактивних моделей ", - сказав Мак-Кінні, який не пов'язаний з останнім дослідженням. "З точки зору теоретика, я схвильований, тому що це означає, що нам потрібно переосмислити наші моделі".
Оскільки теоретики вважають, як нові спостереження відповідають моделям роботи струменів, Хаяшида, Мадейський та інші члени дослідницької групи продовжуватимуть збирати більше даних. "Існує чітка потреба проводити такі спостереження для всіх типів світла, щоб зрозуміти це краще", - сказав Мадейський. «Для проведення цього виду досліджень потрібна величезна координація, яка включала понад 250 вчених та дані приблизно з 20 телескопів. Але воно того варте ».
Завдяки цьому та майбутнім багатохвильовим дослідженням теоретики отримають нове розуміння, з яким розробляти моделі того, як працюють найбільші прискорювачі Всесвіту. Дарту Вейдеру було відмовлено у доступі до цих результатів.
Джерела: Прес-реліз Національної лабораторії прискорень DOE / SLAC, доповідь у випуску Nature від 18 лютого 2010 року.
