Mærkelige gammastråler-hjerteslag undrer videnskabsmænd

Forskere har opdaget et mystisk gammastråle-hjerteslag, der kommer fra en kosmisk gassky. Den iøjnefaldende sky i stjernebilledet Aquila banker med rytmen fra et nærliggende sort hul, angiver en forbindelse mellem de to objekter, som holdet ledet af DESY Humboldt-stipendiat Jian Li og ICREA-professor Diego F. Torres fra Institute of Space Sciences (IEEC-CSIC) rapporterer i tidsskriftet Natur astronomi . Hvordan det sorte hul driver skyens gammastråle-hjerteslag over en afstand på omkring 100 lysår, er stadig gådefuldt.

Forskerholdet, bestående af forskere fra Tyskland, Spanien, Kina og USA, grundigt analyseret mere end 10 års data fra den amerikanske rumadministration NASAs Fermi gamma-ray rumteleskop, ser på en såkaldt mikro-quasar. Systemet, der er katalogiseret som SS 433, er placeret omkring 15.000 lysår væk i Mælkevejen og består af en kæmpe stjerne med omkring 30 gange vores sols masse og et sort hul med omkring 10 til 20 solmasser. De to objekter kredser om hinanden i en periode på 13 dage, mens det sorte hul suger stof fra kæmpestjernen.

"Dette materiale akkumuleres i en tilvækstskive før det falder ned i det sorte hul, som vand i hvirvelen over afløbet fra et badekar, " forklarer Li. "Men, en del af det stof falder ikke ned i afløbet, men skyder ud med høj hastighed i to smalle stråler i modsatte retninger over og under den roterende tilvækstskive." Denne indstilling er kendt fra aktive galakser kaldet kvasarer med monstrøse sorte huller med millioner af solceller masser i deres centre, der skyder jetfly titusindvis af lysår ind i kosmos. Da SS 433 ligner en nedskaleret version af disse kvasarer, det er blevet døbt en mikro-quasar.

Højhastighedspartiklerne og de ultrastærke magnetfelter i strålen producerer røntgen- og gammastråler. "Acretionskiven ligger ikke nøjagtigt i planet for de to objekters kredsløb. Den forudsætter, eller svajer, som en snurreplade, der er sat skråt op på et bord, " siger Torres. "Som en konsekvens, de to stråler spiraler ind i det omgivende rum, i stedet for blot at danne en lige linje."

Præcessionen af ​​det sorte huls jetfly har en periode på omkring 162 dage. Omhyggelig analyse afslørede et gamma-strålesignal med samme periode fra en position placeret relativt langt fra mikro-quasarens jetfly, som er blevet mærket som Fermi J1913+0515 af forskerne. Det er placeret på positionen af ​​en umærkelig gasforstærkning. De konsistente perioder angiver, at gasskyens emission er drevet af mikro-quasaren.

"At finde en sådan entydig forbindelse via timing, omkring 100 lysår væk fra mikroquasaren, ikke engang i retning af jetflyene er så uventet som fantastisk, " siger Li. "Men hvordan det sorte hul kan drive gasskyens hjerteslag er uklart for os." Direkte periodisk belysning af jetflyet virker usandsynligt. Et alternativ, som holdet undersøgte, er baseret på påvirkningen af ​​hurtige protoner (brintkernerne atomer) produceret i enderne af strålerne eller nær det sorte hul, og sprøjtes ind i skyen, hvor disse subatomære partikler rammer gassen og producerer gammastråler. Protoner kan også være en del af en udstrømning af hurtige partikler fra kanten af ​​tilvækstskiven. Hver gang denne udstrømning rammer gasskyen, den lyser op i gammastråler, hvilket ville forklare dens mærkelige hjerteslag. "Energetisk, udstrømningen fra skiven kunne være lige så kraftig som den fra jetflyene og menes at præcessere i solidaritet med resten af ​​systemet, " forklarer Torres.

Yderligere observationer såvel som teoretisk arbejde er påkrævet for fuldt ud at forklare dette unikke systems mærkelige gammastråle-hjerteslag ud over denne første opdagelse. "SS 433 fortsætter med at forbløffe observatører på alle frekvenser og både teoretikere, " understreger
Li. "Og det vil helt sikkert være et teststed for vores ideer om produktion og udbredelse af kosmisk stråle i nærheden af ​​mikrokvasarer i de kommende år."