Pierścieniowe pole magnetyczne w blazarze odsłania mechanizm kosmicznych akceleratorów
Astronomowie odkryli pierścieniowe pole magnetyczne w blazarze, które tłumaczy źródło ekstremalnych emisji cząstek z kosmosu.
 |
| Spojrzenie do wnętrza stożka strumienia plazmy blazara PKS 1424+240 przez radioteleskopy VLBA. Źródło: NSF/AUI/NRAO/B. Saxton/Y.Y. Kovalev i inni |
Spojrzenie w głąb aktywnej galaktyki ujawnia pierścieniowe pole magnetyczne, które może wyjaśnić ekstremalne promieniowanie gamma i neutrina.
Znajdujący się miliardy lat świetlnych od nas blazar PKS 1424+240 od dawna wprawiał astronomów w osłupienie. Wyróżniał się jako najjaśniejszy znany blazar emitujący neutrina na niebie - zidentyfikowany przez Obserwatorium Neutrino IceCube - i świecił również w promieniach gamma o bardzo wysokiej energii, obserwowany przez naziemne teleskopy Czerenkowa. Jednak, co dziwne, jego strumień radiowy zdawał się poruszać powoli, co przeczy oczekiwaniom, że tylko najszybsze strumienie mogą napędzać tak intensywne emisje wysokoenergetyczne.
Obecnie, dzięki 15 latom niezwykle precyzyjnych obserwacji radiowych za pomocą Very Long Baseline Array (VLBA), badacze stworzyli głęboki obraz tego strumienia o niespotykanej dotąd rozdzielczości.
Kiedy zrekonstruowaliśmy obraz, wyglądał absolutnie oszałamiająco – powiedział Yuri Kovalev, główny autor artykułu i główny badacz projektu MuSES w Instytucie Radioastronomii Maxa Plancka (MPIfR). Nigdy nie widzieliśmy czegoś podobnego – niemal idealnego toroidalnego pola magnetycznego ze strumieniem skierowanym prosto na nas.
Ponieważ strumień jest skierowany niemal dokładnie w stronę Ziemi, jego wysokoenergetyczna emisja jest znacznie wzmacniana przez efekt szczególnej teorii względności. To ustawienie powoduje wzrost jasności o współczynnik 30 lub więcej – wyjaśnił Jack Livingston, współautor z MPIfR. Jednocześnie strumień wydaje się poruszać powoli z powodu efektów projekcji – klasycznego złudzenia optycznego.
To ustawienie przodem do nas pozwoliło naukowcom zajrzeć bezpośrednio w serce strumienia blazara – niezwykle rzadka okazja. Spolaryzowane sygnały radiowe pomogły zespołowi zmapować strukturę pola magnetycznego strumienia, ujawniając jego prawdopodobny spiralny lub toroidalny kształt. Struktura ta odgrywa kluczową rolę w wystrzeliwaniu i kolimacji przepływu plazmy i może być niezbędna do przyspieszania cząstek do ekstremalnych energii.
Rozwiązanie tej zagadki potwierdza, że aktywne jądra galaktyk zawierające supermasywne czarne dziury są nie tylko potężnymi akceleratorami elektronów, ale także protonów – źródła obserwowanych wysokoenergetycznych neutrin – podsumował Kovalev.
Odkrycie to triumf programu MOJAVE, trwającego od dziesięcioleci projektu monitorowania relatywistycznych strumieni w galaktykach aktywnych za pomocą VLBA. Naukowcy wykorzystują technikę interferometrii VLBI (Very Long Baseline Interferometry), która łączy radioteleskopy na całym świecie, tworząc wirtualny teleskop o rozmiarach Ziemi. Zapewnia to najwyższą rozdzielczość dostępną w astronomii, umożliwiając im badanie najdrobniejszych szczegółów odległych kosmicznych strumieni.
Kiedy zaczynaliśmy projekt MOJAVE, pomysł bezpośredniego połączenia odległych dżetów czarnych dziur z kosmicznymi neutrinami wydawał się czymś z gatunku science fiction. Dziś nasze obserwacje sprawiają, że staje się to rzeczywistością – powiedział Anton Zensus, dyrektor MPIfR i współzałożyciel programu.
Wynik ten wzmacnia związek między strumieniami relatywistycznymi, wysokoenergetycznymi neutrinami i rolą pól magnetycznych w kształtowaniu akceleratorów kosmicznych, co stanowi kamień milowy w astronomii wielokanałowej.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
Czytaj też:
