بطريقة تشبه إلى حد ما تشكيل تحالف لهزيمة نجمة الموت دارث فيدر ، شكَّل الفلكيون منذ أكثر من عقد من الزمان اتحاد تلسكوب الأرض بأكملها Blazar Telescope لفهم Nature Ray Death Gun Gun (المعروف أيضًا بخلاف اسم السبر عند الموت ، أثبتت GASP أنها حاسمة في كشف أسرار كيفية عمل "LHC" في الطبيعة.
قال ماساكي هاياشيدا ، زميل باحث بمعهد كافلي للفيزياء الفلكية وعلم الكونيات (KIPAC) ماساكي هاياشيدا ، المؤلف المقابل في الورقة الأخيرة التي تقدم النتائج الجديدة مع عالم الفيزياء الفلكية KIPAC جريج ماديجسكي: "بصفتها أكبر مسرعات الكون ، من المهم فهم الطائرات النفاثة". "ولكن كيف يتم إنتاجها وكيف يتم هيكلتها ليست مفهومة جيدًا. ما زلنا نتطلع لفهم الأساسيات ".
تهيمن Blazars على سماء أشعة غاما ، وبقع منفصلة على الخلفية المظلمة للكون. عندما تقع المادة القريبة في الثقب الأسود الهائل في مركز البليزر ، "تغذي" الثقب الأسود ، فإنها ترش بعضًا من هذه الطاقة مرة أخرى إلى الكون كنفثة من الجسيمات.
كان الباحثون قد افترضوا سابقًا أن مثل هذه النفاثات متماسكة معًا بواسطة محاليل المجال المغناطيسي القوية ، بينما يتم إنشاء ضوء النفاثة بواسطة جزيئات تدور حول هذه "الخطوط" للمجال المغناطيسي الرقيق.
ومع ذلك ، حتى الآن ، كانت التفاصيل غير مفهومة نسبيًا. تزعج الدراسة الأخيرة الفهم السائد لهيكل الطائرة ، وتكشف عن رؤية جديدة لهذه الوحوش الغامضة القوية.
قال روجر بلاندفورد ، مدير KIPAC ، "إن هذا العمل يمثل خطوة مهمة نحو فهم فيزياء هذه الطائرات". "إن هذا النوع من الملاحظة هو الذي سيجعل من الممكن لنا معرفة تشريحهم."
على مدار عام كامل من الملاحظات ، ركز الباحثون على طائرة بليزار معينة ، 3C279 ، تقع في كوكبة برج العذراء ، لرصدها في العديد من النطاقات الموجية المختلفة: أشعة غاما والأشعة السينية والبصرية والأشعة تحت الحمراء والراديو. تومض Blazars باستمرار ، وتوقع الباحثون تغييرات مستمرة في جميع النطاقات الموجية. ومع ذلك ، لاحظ الباحثون في منتصف العام تغيرًا مذهلاً في انبعاث أشعة غاما الضوئية والنفاثة: ترافق توهج لمدة 20 يومًا في أشعة غاما مع تغير كبير في الضوء البصري للطائرة.
على الرغم من أن معظم الضوء البصري غير مستقطب - يتكون من ضوء مع مزيج متساوٍ من جميع الاستقطابات - فإن الانحناء الشديد للجسيمات النشطة حول خط المجال المغناطيسي يمكن أن يستقطب الضوء. خلال توهج أشعة جاما لمدة 20 يومًا ، غيّر الضوء البصري من الطائرة استقطابها. يشير هذا الارتباط الزمني بين التغيرات في ضوء أشعة جاما والتغيرات في الاستقطاب البصري إلى أن الضوء في كلا شريطي الموجة يتم إنشاؤه في نفس الجزء من الطائرة ؛ خلال تلك الأيام العشرين ، تغير شيء ما في البيئة المحلية ليسبب تغير كل من الضوء البصري وأشعة غاما.
"لدينا فكرة جيدة إلى حد ما عن المكان الذي يتم فيه إنشاء الضوء البصري في الطائرة ؛ الآن بعد أن عرفنا أن أشعة غاما والضوء البصري يتم إنشاؤهما في نفس المكان ، يمكننا للمرة الأولى تحديد مصدر أشعة غاما ".
هذه المعرفة لها آثار بعيدة المدى حول كيف ينتج الثقب الأسود الهائل نفاثات قطبية. تفلت الغالبية العظمى من الطاقة المنبعثة في طائرة على شكل أشعة جاما ، وكان الباحثون يعتقدون سابقًا أنه يجب إطلاق كل هذه الطاقة بالقرب من الثقب الأسود ، بالقرب من حيث تتدفق المادة إلى الثقب الأسود طاقتها في المركز الأول. ومع ذلك ، تشير النتائج الجديدة إلى أن أشعة جاما تنبعث بعيدًا نسبيًا عن الثقب الأسود - مثل الضوء البصري. هذا ، قالت Hayashida و Madejski ، بدورها تشير إلى أن خطوط المجال المغناطيسي يجب أن تساعد بطريقة ما على انتقال الطاقة بعيدًا عن الثقب الأسود قبل أن يتم إطلاقه في شكل أشعة غاما.
قال ماديسكي: "ما وجدناه كان مختلفًا تمامًا عما كنا نتوقعه". "تشير البيانات إلى أن أشعة جاما لا تنتج يومًا أو يومين ضوئيًا من الثقب الأسود [كما كان متوقعًا] ولكن أقرب إلى سنة ضوئية واحدة. هذا مفاجئ ".
بالإضافة إلى الكشف عن مكان إنتاج الضوء النفاث ، فإن التغيير التدريجي لاستقطاب الضوء البصري يكشف أيضًا عن شيء غير متوقع حول الشكل العام للطائرة: يبدو أن الطائرة تنحني أثناء انتقالها بعيدًا عن الثقب الأسود.
قالت هاياشيدا: "في مرحلة ما أثناء توهج أشعة جاما ، استقطب الاستقطاب حوالي 180 درجة مع تغير شدة الضوء". "هذا يشير إلى أن الطائرة كلها منحنية."
يتطلب هذا الفهم الجديد للعمل الداخلي وبناء طائرة نفاثة نموذج عمل جديد لهيكل الطائرة ، والذي ينحرف فيه النفاث بشكل كبير وينشأ الضوء الأكثر نشاطًا بعيدًا عن الثقب الأسود. قال ماديجسكي أن هذا هو المكان الذي يأتي فيه المنظرون. "تشكل دراستنا تحديًا مهمًا للغاية للمنظرين: كيف يمكنك بناء طائرة يمكن أن تحمل الطاقة بعيدًا عن الثقب الأسود؟ وكيف يمكننا بعد ذلك اكتشاف ذلك؟ إن أخذ خطوط المجال المغناطيسي بعين الاعتبار ليس بالأمر السهل. من الصعب إجراء الحسابات ذات الصلة تحليليًا ، ويجب حلها بمخططات عددية معقدة للغاية ".
يتفق المنظر جوناثان ماكيني ، وهو زميل بجامعة ستانفورد وأينشتاين وخبير في تشكيل الطائرات الممغنطة ، على أن النتائج تطرح العديد من الأسئلة التي تجيب عليها. "كان هناك جدل طويل حول هذه الطائرات - حول المكان الذي ينبعث منه انبعاث أشعة جاما بالضبط. قال ماكيني ، الذي لا يرتبط بالدراسة الأخيرة ، إن هذا العمل يقيد أنواع نماذج الطائرات الممكنة. "من وجهة نظر المنظر ، أنا متحمس لأنه يعني أننا بحاجة إلى إعادة التفكير في نماذجنا."
بينما ينظر المنظرون في كيفية ملاءمة الملاحظات الجديدة لنماذج كيفية عمل الطائرات ، سيستمر Hayashida و Madejski وأعضاء آخرون في فريق البحث في جمع المزيد من البيانات. قال ماديجسكي: "هناك حاجة واضحة لإجراء مثل هذه الملاحظات عبر جميع أنواع الضوء لفهم ذلك بشكل أفضل". "يتطلب الأمر الكثير من التنسيق لإنجاز هذا النوع من الدراسة ، والذي شمل أكثر من 250 عالمًا وبيانات من حوالي 20 مقراب. لكن الأمر يستحق ذلك ".
مع هذه الدراسات المستقبلية متعددة الأطوال الموجية ، سيكون لدى المنظرين رؤية جديدة يمكن من خلالها صياغة نماذج لكيفية عمل أكبر مسرعات الكون. تم منع دارث فادر من الوصول إلى نتائج البحث هذه.
المصادر: بيان صحفي من المختبر الوطني المعجل لوزارة الطاقة / SLAC ، ورقة في عدد 18 فبراير 2010 من مجلة Nature.
