Energitab giver uventet indsigt i udviklingen af ​​kvasar

Et internationalt hold af astrofysikere observerede for første gang, at jetstrålen fra en kvasar er mindre kraftig på lange radiobølgelængder end tidligere forudsagt. Denne opdagelse giver ny indsigt i udviklingen af ​​kvasarjetfly. De lavede denne observation ved hjælp af det internationale Low Frequency Array (LOFAR) teleskop, som producerede højopløselige radiobilleder af kvasar 4C+19.44, ligger over 5 milliarder lysår fra Jorden.

Supermassive sorte huller, der er mange millioner gange mere massive end solen, findes i de centrale områder af galakser. De vokser sig endnu større ved at tiltrække og forbruge gas og støv i nærheden. Hvis de forbruger materiale hurtigt, det indfaldende stof skinner klart, og kilden er kendt som en kvasar. Noget af dette indfaldende stof fordøjes ikke, men i stedet udstødes i form af såkaldte jetfly, der slår gennem den omgivende galakse og ind i det intergalaktiske rum i millioner af lysår. Disse jetfly, skinner klart ved radiobølgelængder, er sammensat af partikler, der accelereres op til næsten lysets hastighed, men præcis hvordan disse partikler opnår energier, der ikke kan opnås på Jorden, er endnu ikke helt løst.

Opdagelsen på kvasar 4C+19.44 giver ny indsigt i balancen mellem energien i feltet omkring kvasaren og den, der findes i kvasarjetflyet. Dette fund indikerer, at fænomenet opstår fra en iboende egenskab ved kilden snarere end absorptionseffekter. Det indebærer, at energibudgettet til at accelerere partikler og balancen mellem energi lagret i partikler og i magnetfeltet er mindre end forventet.

"Dette er en vigtig opdagelse, som vil blive brugt i de kommende år til at forbedre simuleringer af jetfly. Vi observerede for første gang en ny signatur af partikelacceleration i kraften udsendt af kvasarjetfly ved lange radiobølgelængder - en uventet adfærd, der ændrer vores fortolkning af deres udvikling, " sagde prof. Francesco Massaro fra University of Turin. "Dette blev allerede opdaget i andre kosmiske kilder, men det er aldrig før observeret i kvasarer."

Det internationale hold af astrofysikere observerede jetstrålen fra kvasaren 4C+19.44 ved korte radiobølgelængder, i synligt lys, og røntgenbølgelængder. Tilføjelsen af ​​LOFAR-billederne gjorde det muligt for astrofysikere at gøre denne opdagelse. LOFAR er det første radioanlæg, der opererer ved lange radiobølgelængder, som producerer skarpe billeder med en opløsning svarende til Hubble-rumteleskopet.

"Vi har været i stand til at udføre dette eksperiment takket være den højeste opløsning nogensinde opnået ved disse lange radiobølgelængder, gjort muligt af LOFAR." Sagde Dr. Adam Deller, en astrofysiker fra Swinburne University of Technology, der bidrog til LOFAR-dataanalysen og billeddannelsen af ​​4C +19.44, mens han var hos ASTRON i Holland, hjertet af LOFAR-samarbejdet.

Dr. Raymond Oonk, en astronom ved ASTRON og Leiden University og Dr. Javier Moldon, astronom ved University of Manchester, forklarede, at "Vi har udviklet nye kalibreringsteknikker til LOFAR, og dette har givet os mulighed for at adskille kompakte radiostrukturer i kvasarjetflyet kendt som radioknuder, og mål deres udsendte lys. Dette resultat var uventet, og kræver dybere undersøgelser. Ny indsigt og spor om partikelacceleration vil snart komme, takket være de internationale stationer i LOFAR."

Observationen udført på radiojetflyet 4C+19.44 blev designet af Dr. D. E. Harris, vejleder for prof. Francesco Massaro, mens han arbejdede på Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics for flere år siden. Han udførte observationen i samarbejde med Dr. Raffaella Morganti og hans venner og kolleger hos ASTRON. Han fik kun mulighed for at se foreløbige resultater, da han døde den 6. december 2015. Denne publikation, udgivet i første marts-udgave af Astrofysisk tidsskrift , er til minde om sin karriere, som strakte sig over meget af radioastronomiens historie.