Astronomi ir ieguvuši vēl nepieredzētus plazmas strūklu attēlus no supermasīva melnā cauruma blazārā 3C 279, atklājot sarežģītus modeļus, kas apstrīd pašreizējās teorijas. Šie starptautiskie centieni, izmantojot progresīvus radioteleskopu tīklus, ir atklājuši spirālveida pavedienus netālu no strūklu avota, norādot uz iespējamu magnētisko lauku lomu šo strūklu veidošanā. (Mākslinieka koncepcija.)
Teleskops, kas ir lielāks par Zemi, Visumā ir atradis plazmas virvi.
Izmantojot radioteleskopu tīklu uz Zemes un kosmosā, astronomi spēja uzņemt visu laiku detalizētāko strūklas attēlu no… plazma Šaušana no supermasas Melnais caurums Tālas, tālas galaktikas sirdī.
Strūkla, kas nāk no tālu mirdzoša kodola, ko sauc par 3C 279, pārvietojas gandrīz ar gaismas ātrumu un rāda sarežģītus vērpšanas modeļus tās avota tuvumā. Šie modeļi izaicina standarta teoriju, kas ir izmantota 40 gadus, lai izskaidrotu, kā šīs plūsmas veidojas un mainās laika gaitā.
Lielu ieguldījumu novērojumos sniedza Maksa Planka radioastronomijas institūts Bonnā, Vācijā, kur tika apvienoti visu iesaistīto teleskopu dati, lai izveidotu virtuālu teleskopu ar aptuveni 100 000 km efektīvo diametru.
Viņu atklājumi nesen tika publicēti Dabas astronomija.
1. attēls: sapinušies pavedieni blazārā 3C 279. Relativistiskās plaknes augstas izšķirtspējas attēls šajā avotā, ko novērojis RadioAstron. Attēlā redzama sarežģīta plaknes struktūra ar vairākiem parseka izmēra pavedieniem, kas veido spirāles formu. Kolekcija ietver datus no radioteleskopiem visā pasaulē un no Zemes orbītas, tostarp no 100 metru Efelsbergas radioteleskopa. Pēc tam dati tika apstrādāti Maksa Planka Radioastronomijas institūta Korelācijas centrā. Avots: NASA/DOE/FermiLAT sadarbība; Vlba/Jorstad et al.; Radio Astron/Fuentes et al
Ieskats Blazars
Blazeri ir spilgtākie un jaudīgākie elektromagnētiskā starojuma avoti Visumā. Tā ir aktīvo galaktikas kodolu apakšklase, kurā ietilpst galaktikas ar centrālu supermasīvu melno caurumu, kas uzkrāj vielu no apkārtējā diska. Apmēram 10% aktīvo galaktikas kodolu, kas klasificēti kā kvazāri, rada relatīvas plazmas strūklas. Basāri pieder nelielai kvazāru daļai, kurā mēs varam redzēt šīs strūklas, kas vērstas gandrīz tieši pret novērotāju.
Nesen pētnieku komanda, tostarp zinātnieki no Maksa Planka Radioastronomijas institūta (MPIfR) Bonnā, Vācijā, blazāra 3C 279 visdziļāko strūklas reģionu ar nepieredzētu leņķisko izšķirtspēju un atklāja ārkārtīgi regulārus spirālveida pavedienus, kas varētu būt jāpārskata. Teorētiski modeļi, kas līdz šim izmantoti, lai izskaidrotu procesus, ar kuriem aktīvajās galaktikās rodas strūklas.
“Pateicoties RadioAstron, kosmosa misijai, kurā orbītas radioteleskops sasniedza pat Mēnesi, un divdesmit trīs radioteleskopu tīklam, kas izplatīts visā Zemē, mēs esam ieguvuši augstākās izšķirtspējas planētas iekšpuses attēlu. ” “Zvaigžņu strūklas, kas plūst līdz šim, ļauj mums pirmo reizi tik detalizēti novērot strūklu iekšējo struktūru,” saka Antonio Fuentess, Andalūzijas Astrofizikas institūta (IAA-CSIC) Granadā, Spānijā, pētnieks. darbs.
Teorētiskās sekas un izaicinājumi
Jaunais logs uz Visumu, ko atklāj RadioAstron misija, ir atklājis jaunas detaļas plazmas strūklā 3C 279, kvēlspuldzē ar supermasīvu melno caurumu tās kodolā. Strūklā ir vismaz divi savīti plazmas pavedieni, kas stiepjas vairāk nekā 570 gaismas gadu attālumā no centra.
“Šī ir pirmā reize, kad mēs esam redzējuši šādus pavedienus tik tuvu strūklu avotam, un tas mums stāsta vairāk par to, kā melnais caurums veido plazmu. Ieplūde ir novērota arī ar diviem citiem teleskopiem, GMVA un EHT, pie daudz īsākiem viļņu garumiem (3,5 mm un 1,3 mm), taču tie nevarēja noteikt pavedienveida figūras, jo tās bija pārāk vājas un pārāk lielas šai izšķirtspējai,” saka Eduardo Ross, pētnieku grupas loceklis un GMVA Eiropas plānotājs. “Tas parāda, kā dažādi teleskopi var atklāt viena un tā paša objekta dažādas iezīmes,” viņš piebilst.
2. attēls. RadioAstron VLBI novērošana nodrošina virtuālu teleskopu, kura diametrs ir līdz astoņām reizēm lielāks par Zemes diametru (maksimālais bāzes līnija 350 000 km). Kredīts: Roscosmos
Plazmas strūklas, kas nāk no bleizeriem, nav īsti taisnas un vienmērīgas. Tie parāda līkločus un pagriezienus, kas parāda, kā plazmu ietekmē melno caurumu apņemošie spēki. Astronomi, pētot šos 3C279 līkločus, ko sauc par spirālveida pavedieniem, ir atklājuši, ka tos izraisa nestabilitāte, kas rodas strūklas plazmā. Šajā procesā viņi arī saprata, ka vecā teorija, ko viņi izmantoja, lai izskaidrotu, kā plūsmas laika gaitā mainās, vairs nav spēkā. Tāpēc ir nepieciešami jauni teorētiskie modeļi, kas varētu izskaidrot, kā šie spirālveida pavedieni veidojas un attīstās strūklas sākuma tuvumā. Tas ir liels izaicinājums, bet arī lieliska iespēja uzzināt vairāk par šīm pārsteidzošajām kosmiskajām parādībām.
“Viens īpaši interesants aspekts, kas izriet no mūsu rezultātiem, ir tas, ka tie norāda uz spirālveida magnētiskā lauka klātbūtni, kas ierobežo plūsmu,” saka Guang-Yao Zhao, kurš pašlaik ir saistīts ar MPIfR un zinātnieku komandas loceklis. “Tāpēc magnētiskais lauks, kas griežas pulksteņrādītāja virzienā ap strūklu 3C 279, varētu vadīt un virzīt strūklas plazmu, kas pārvietojas ar 0,997 reizes lielāku gaismas ātrumu.”
“Līdzīgi spirālveida pavedieni ir novēroti ekstragalaktiskajās strūklās iepriekš, bet daudz lielākos mērogos, kur tiek uzskatīts, ka tos izraisa dažādas strūklas daļas, kas pārvietojas ar atšķirīgu ātrumu un bīdās viena pret otru,” piebilst Andrejs Lobanovs, cits MPIfR zinātnieks. pētnieku komanda. . “Ar šo pētījumu mēs ieejam pilnīgi jaunā reljefā, kurā šos pavedienus faktiski var saistīt ar sarežģītākiem procesiem tiešā melnā cauruma tuvumā, kas rada strūklas.”
3C279 iekšējās plūsmas pētījums, kas tagad parādās jaunākajā Nature Astronomy numurā, paplašina notiekošos meklējumus, lai labāk izprastu magnētisko lauku lomu sākotnējā relatīvā aizplūšanas veidošanā no aktīviem galaktikas kodoliem. Tas uzsver daudzos izaicinājumus, kas joprojām pastāv šo procesu teorētiskajai modelēšanai, un parāda nepieciešamību turpināt uzlabot radioastronomijas instrumentus un metodes, kas nodrošina unikālu iespēju attēlot tālu kosmiskos objektus ar standarta leņķisko izšķirtspēju.
Tehnoloģiskais progress un sadarbība
Izmantojot īpašu tehniku, ko sauc par ļoti garu bāzes līnijas interferometriju (VLBI), tiek izveidots virtuāls teleskops, kura efektīvais diametrs ir vienāds ar maksimālo attālumu starp novērošanā iesaistītajām antenām, apvienojot un korelējot datus no dažādām radio observatorijām. RadioAstron projekta zinātnieks Jurijs Kovaļovs, kurš šobrīd strādā MPIfR, uzsver starptautiskās veselības sadarbības nozīmi, lai sasniegtu šādus rezultātus: “Observatorijas no divpadsmit valstīm ir sinhronizētas ar kosmosa antenu, izmantojot ūdeņraža pulksteņus, veidojot virtuālu teleskopu attāluma līdz Zemei lielumā. ” mēness.”
“Eksperimenti ar RADIOASTRON, kas noveda pie tādiem attēliem kā šis no kvazāra 3C279, ir ārkārtēji sasniegumi, kas ir iespējami starptautiskās observatorijas zinātniskās sadarbības rezultātā,” saka Antons Zinsos, MPIfR direktors un viens no RadioAstron misijas virzītājspēkiem pēdējo divu desmitgažu laikā. Un zinātnieki daudzās valstīs. Pirms satelīta palaišanas misija prasīja kopīgu plānošanu gadu desmitiem. Faktisko attēlu uzņemšana ir iespējama, savienojot lielus teleskopus uz zemes, piemēram, Eifelsbergu, un rūpīgi analizējot datus mūsu VLBI saišu centrā Bonnā.
Atsauce: “Neamatiskās struktūras kā reaktīvo radioanizotropijas izcelsme”, Antonio Fuentes, Hosē L. Gomess, Hosē M. Marti, Manels Peročo, Guangs Jao Džao, Roko Leko, Andrē P. Kovaļovs, Endrjū Čels, Kazunori Akijama, Ketrīna Boumena, He Suns, Iļdži Džu, Eftalia Traiano, Terēza Toskāno, Rohans Dahalli, Marianna Fuši, Leonīds I. Gurvits, Svetlana Jorstad, Jae-Young Kim, Alan B. Marcher, Yusuke. Mizuno, Eduardo Ross un Tuomass Savolainens, 2023. gada 26. oktobris, Dabas astronomija.
doi: 10.1038/s41550-023-02105-7
Vairāk informācijas
Radiointerferometra Zemes-kosmosa misija, kas ir aktīva no 2011. gada jūlija līdz 2019. gada maijam, sastāv no 10 metru orbītas radioteleskopa (Spektr-R) un aptuveni diviem desmitiem pasaulē lielāko uz zemes izvietoto radioteleskopu, tostarp Efelsbergas radioteleskops 100 metri. Kad atsevišķo teleskopu signāli tika apvienoti, izmantojot radioviļņu interferometriju, šī teleskopu grupa nodrošināja maksimālo leņķisko izšķirtspēju, kas līdzvērtīga 350 000 kilometru diametra radioteleskopam – aptuveni attālumam starp Zemi un Mēnesi. Tas padara RadioAstron par augstākās leņķiskās izšķirtspējas instrumentu astronomijas vēsturē. Projektu RadioAstron vadīja Krievijas Zinātņu akadēmijas Ļebedeva Fiziskā institūta Kosmosa astronomijas centrs un Lavočkina Zinātniskā biedrība, un to veidoja saskaņā ar līgumu ar valsts kosmosa uzņēmumu ROSCOSMOS, sadarbībā ar partnerorganizācijām Krievijā un citās valstīs. Šīs misijas astronomiskos datus analizē atsevišķi zinātnieki visā pasaulē, kā rezultātā tiek iegūti tādi rezultāti kā šeit parādītie.
Iesniegtajā darbā MPIfR pieder šādi līdzstrādnieki pēc parādīšanās autoru sarakstā: Guang-Yao Zhao, Andrejs P. Lobanovs, Jurijs Kovaļovs, Efthalia (Thalia) Traianou, Jae-Young Kim, Eduardo Ros un Tuomas Savolainens. Līdzstrādnieki Rocco Lecco un Gabriele Bruni arī bija saistīti ar MPIfR RadioAstron misijas laikā.
Jurijs J. Kovaļovs atzīst Frīdriha Vilhelma Besela pētniecības balvu, ko piešķir Aleksandra fon Humbolta fonds.
