Kosmiske kvasarer omfavner 1970'ernes modetrend

Forskere fra Rusland, Tyskland, Finland og USA har undersøgt mere end 300 kvasarer - roterende sorte huller, der producerer plasmastråler. Holdet har fundet ud af, at formen på disse såkaldte astrofysiske jetfly ændrer sig fra parabolske til koniske i en vis afstand fra det sorte hul, minder om de ikoniske flared jeans fra 70'erne. Ved effektivt at måle disse "kosmiske bukser, " forskerne sigter mod at fortolke den centrale motors funktion, der accelererer stof til næsten lysets hastighed i centrene af fjerntliggende aktive galakser. Undersøgelsen er rapporteret i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society.

Beacons af universet

Kvasarer er blandt de lyseste objekter i universet, på trods af at den er milliarder af lysår væk fra Jorden. De kaldes nogle gange beacons, og det, de hjælper os med at navigere, er ikke kun den fjerne kosmiske fortid og universets indviklede struktur, men vores egen planet, også. Fordi de er så fjerne, kvasarer kan bruges som stabile referencepunkter på himlen til at måle jordens rotation og koordinaterne af objekter på planetens overflade. Dette princip ligger til grund for GPS, GLONASS, og andre positioneringssystemer.

En kvasar er så lys, at den kan skelnes på enorm afstand. vist i figur 1, det er vært for et snurrende supermassivt sort hul, der vejer op til flere milliarder gange så meget som vores sol. Stof omkring det sorte hul falder ned på det, bærer et magnetfelt. Feltlinjerne er beslægtet med ledninger med ladede partikler spændt på dem som perler. Figur 2 illustrerer, at når de magnetiske feltlinjer roterer, plasma accelererer til næsten lysets hastighed. De resulterende udstrømninger kaldes astrofysiske jetfly, og det er på grund af dem, at kvasarer er sådanne blændende objekter.

At række ud mod himlen

Astronomer har tidligere troet, at næsten alle jetfly er formet som en smal kegle, udvider sig sidelæns, efter at den forlader området med det sorte hul.

Efter at have observeret hundredvis af kvasarer i to årtier via et netværk af radioteleskoper spredt rundt om kloden, forfatterne af det nye studie har udfordret denne antagelse. De producerede billeder af over 300 kvasarjetfly overvåget af MOJAVE-programmet og kørte en automatiseret analyse af deres former. Som resultat, holdet opdagede 10 kvasarer med parabelformede jetfly, der udviklede sig til kegler. Denne transformation kunne ses på grund af den relative nærhed af de involverede kvasarer:Hver af de 10 viste sig at ligge "blot" millioner af lysår væk. "Støvle-afbrændingen" fandt sted i en afstand af omkring flere dusin lysår fra det sorte hul.

"Mekanismen bag dannelsen og accelerationen af ​​jetfly i fjerntliggende aktive galakser er endnu ikke fuldt ud forstået, alligevel er det afgørende, at vi finder ud af, hvordan disse kosmiske acceleratorer virker, " sagde professor Yuri Kovalev fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi (MIPT) og Lebedev Fysiske Institut for Det Russiske Videnskabsakademi.

"Den region, hvor jetfly stammer fra, er svær at skelne. Den er meget kompakt, og afstanden til disse objekter er så stor, at alt sløres sammen. Så mens flere teoretiske modeller var tilgængelige, der var ingen observationsdata at teste dem imod. Vores undersøgelse er den første til at rapportere den detaljerede geometri af jetfly baseret på observationer af et stort antal kvasarer, " tilføjede astrofysikeren.

At forstå det usete

Strålens geometri er et resultat af et indviklet samspil mellem de indre og ydre kræfter, det magnetiske felt, plasmaet, og den interstellare gas. Astrofysikerne fandt en elegant måde at redegøre for disse faktorer. En central motor bestående af et roterende sort hul og et magnetfelt giver en begrænset strømforsyning og kan ikke skubbe partikler til højere og højere hastigheder i det uendelige, ligesom en raketmotor. Det var kendt før, at plasma hastigheder let kun op til et vist punkt. Derefter er accelerationen så langsom, at den stopper effektivt. Det er på dette tidspunkt, at bukserne blusser.

"Tidligere undersøgelser pegede på skiftet i kvasarjetformen observeret i nogle få galakser. de trak ikke den konklusion, at det var en egenskab for alle kvasarer snarere end de enkelte genstande. Vi har sat denne effekt på de indre egenskaber af jetfly, og den forklaring viste sig at være pæn og intuitiv, " sagde Dr. Elena Nokhrina fra MIPT.

Forskere har nu en ny måde at evaluere hastigheden af ​​sorte huls rotation og give mening om mekanismen bag dannelsen af ​​de utroligt fokuserede og hurtige plasmastråler i kvasarer, som er så lyse, at de er synlige fra milliarder af lysår væk.