A galaktikus lépték rejtélye

A galaktikus lépték rejtélye

Jurij Granovszkij
"Népszerű Mechanika" №1, 2017

Ma az asztrofizikusok csodálatos részletekben képesek voltak megnézni az egyik legfenségesebb kozmikus jelenséget – a fiatal galaxisok középpontjaiból kitörő óriás plazmavízeket. De minél szorosabban közelednek egymáshoz, annál több kérdés merül fel – igen, így itt az ideje, hogy új fizikát hozzon létre.

Az asztrofizikusok megfigyelték a sugárhajtókat, mivel néhány évtizeden keresztül az úgynevezett sugárhajtók, amelyek az aktív galaxisok magvából relativisztikus sebességgel távoznak. Az elmúlt néhány évben azonban lehetőség volt minőségi új szintre hozni a megfigyeléseket. Annak érdekében, hogy jó szöghelyzetben egy olyan objektumot kapjunk, amely több ezer könnyű évvel távol van tőlünk, vagy akár több millió év alatt, a szuperhosszú bázisokkal vagy VLBI-vel végzett interferometriás módszert alkalmazzuk. Nagyon hosszú alapvonal interferometria). "Ez a módszer lehetővé teszi az egymástól távol eső különböző megfigyelőközpontok megfigyeléseinek összekapcsolását, ezáltal valami óriási rádiótávcső létrehozását" – mondja Elena Nokhrina, a Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet vezető kutatója és egy projektmenedzser a fúvókák sugárzási terjedésének tanulmányozására galaktikus magok "a közelmúltban megkapta az Orosz Alapítvány Alapkutatásának támogatását.

Korábban a "virtuális" interferométerek alapvető dimenziói nem haladták meg a kontinensek közötti távolságokat, de 2011-ben a nemzetközi Radioastron projekt keretében az orosz Spectr-R rádiótávcső, 10 m átmérőjű vevőantennával nagy teljesítményű pályára indult (e paraméter szerint felülmúlja a híres "Hubble" -t). A készülék most közeledik a Földhöz, majd 340 000 km-re távolítja el – közel ugyanúgy, mint a Hold, akinek a gravitációs húzása útközben a műhold pályájának forgatására szolgál.

A Radioastron projekt ebből következő szárazföldi földi térinterferométere, az egyik azt mondhatjuk, kinyitotta az asztrofizikusok szemeit. A csillagászati ​​megfigyelések történetében először sikerült elérni egy hihetetlen szögbeli felbontást – akár egy milliomod másodpercig. Németországból, Olaszországból, Kínából, USA-ból és Japánból több tucat megfigyelőközpont működik együtt a projekttel. A Radioastron tudományos igazgatója Yuri Kovalev honfitársa. Minél többet tudunk a fúvókákról, annál furcsábbnak tűnnek."Az egyik konferencián Matt Lister, egy híres asztrofizikus, aki a programot vezeti Mojave több száz aktív galaxis magjainak megfigyelésére azt mondta, aggódott a magok legfrissebb megfigyelései miatt, megtörve az általánosan elfogadott fizikai paraméterek modelljét és a sugárzás sugárzását "- emlékszik vissza Elena Nohrina.

Több mint egy millió fényév

Egyszerre egy olyan galaxisban, amely messze messzire megrázó … nem, nem a "Csillagok háborúja", hanem sokkal nagyobb léptékű jelenségek. Jets jönnek létre a fiatal aktív galaxisok központjában, ahol a 10-es nagyságrendű tömeges, szupermasszív fekete lyukak forognak.6-109 a nap tömegei. Tipikus távolságok a gigaparcsei (1 parsec egyenlő 3.2616 fényévvel), így amit látunk a távoli múltban történt.

Kezdetben asztrofizikusoknak tűnt, hogy a repülőgépek egyszerűen megjelennek. A fiatal galaxis, amelyben a csillagkép kialakulásának folyamata nem fejeződött be, különböző kozmikus "építőanyagokkal" – gázokkal, porral, ritkított plazmával teli. A fekete lyuk körülötte kialakul egy úgynevezett felhúzási lemez, amelyben az anyag rétegei dörzsölnek egymás ellen, és lassulnak, leesnek a felszínére.Egy bizonyos ponton a határ akkor jön, amikor a felhalmozódás már nem folytatódhat. Mivel a lemez külső rétegei a belső felületen nyomva vannak, a felesleges anyag csak két irányban, a lemez alatt és felett, a forgási tengely mentén lehet kiadni. "De most látjuk, hogy egy ilyen modell nem ad teljes képet a repülőgépek kialakításáról" – mondja Nokhrin. "Először is túl keskenyek, másrészt túl gyorsan, és végül sokkal világosabbak, mint amire számítottunk. néha úgy tűnik, hogy nem tudunk semmit a fúvókákról. "

Hogyan születnek a repülőgépek? A relatvisztikus sugárhajtások sokkal több energiát hordoznak, mint a fekete lyuknak. Honnan származik, és hogy pontosan a "központi gép", ami sugárhajtást eredményez?

Azonban még ha a sugár is keskeny, a kérdés még mindig nyitott. A "Radioastron" segítségével a fúvókák "fúvókáját" mértük, vagyis azokat a helyeket, ahol felmerülnek. A parszk mintegy egyharmadára, vagyis majdnem könnyű évre kiderült. Innentől kezdve az is következik, hogy a népszerű-tudományos rajzok, amelyekben éles plazmavízeket fújnak ki a fekete lyuk pólusaiból, tiszta művészi fantázia. Ha helyesen méretezi a sugár szélességét, maga a lyuk és a körülötte lévő felhajtólemez "fánk" egyszerűen nem lesz látható.Mindazonáltal, mivel a sugár hossza meghaladja az egymillió fényévet, a külső térben vékony szál.

Túlzott energia

"Az egyik legfontosabb probléma az, hogy a fúvókák energiája a fekete lyuk által felszívott anyagból származik-e, vagy maga a forrás maga lehet a lyuk forgási energiája" – folytatja Elena. a modell folyamatosan frissül. "

Általában a Blandford-Znaka mechanizmus a következő. A lyuk körül lévő anyag erősen magnetizált plazmává alakul át, amely az erő mágneses vonalai mentén áramlik keresztül, akár egy huzalon keresztül, anélkül, hogy az oldalról eltérhetne. Az egyenlítőnél a sebességek magasabbak, mint a pólusoknál, így valamilyen unipoláris induktivitást kapunk. Mágneses áramköre "szűk keresztmetszet" alakú, amelyből az áramlatokat kihúzzák, az erővonal mentén mozognak, "kötegekbe" csavarják. A felszabadulás energiájának egy részét magától eltávolítja, lassítja a forgását.

Van egy alternatív modell, ugyanaz a Blandford szerzője, de párosul egy másik asztrofizikus – David Payne.A Blandford-Payne-folyamat feltételezi, hogy a sugár a megmaradt energiáját a felhordási lemezrõl kapja. Ez részben megmagyarázza, hogy miért olyan széles a vízsugár alapja – körülbelül kétezer Schwarzschild sugár. De csak részben – nem világos, például, hogy mi vezet egy anyagot egy "mágneses palackba". Valószínűleg a külső környezet nyomása – por és gáz, de biztosan nem mondható el. Számításaiban a teoretikusok egyszerűen magától értetődőnek tartják, hogy a "generáló gép" körül valami sűrű.

Talán a Radioastron fogja eldönteni, hogy a modell milyen közel áll a valósághoz. Azonban mi történik a fúvókákkal a formáció után, még mindig rejtély marad. "Nem tudjuk, hogy az áramlás milyen összetevőkből áll, nincs olyan vonal az emissziós spektrumban, amely megfelel bármilyen anyagnak" – mondja Elena Nokhrina. "A legtöbb modellben ez egy elektron-pozitron plazma, amely az elektromágneses mező vonalak mentén áramlik, de ez nem tény nincs más. Ha valaha sikerül átjutnunk a relativisztikus (vagyis a közeli fénysebességű) fúvókákba, képesek vagyunk megoldani egy másik rejtvényt, amely az asztrofizikusokat nemrégiben váltotta fel.

Furcsa katasztrófa

A fúvókák fényerejét általában kelvinben mérik, összehasonlítva egy teljesen fekete test sugárzásával a megfelelő hőmérsékletre. Az elméleti modellek nem engedik meg, hogy a relativisztikus áramlás fényessége meghaladja az 5000 milliárd K értéket. Amikor ezen a vonalon halad át, az úgynevezett Compton katasztrófa bekövetkezik. Az áramlásban a fénysebesség közelébe gyorsuló elektronok az elszívó mágneses mezőben forognak, és szinkrotron fotonokat bocsátanak ki, amelyek viszont szétszóródnak a szomszédos elektronokon, és a relativisztikus áramlásuk óriási sebességük miatt nem veszítenek energiát, mint a klasszikus hatásban Compton, és éppen ellenkezőleg, szerezni további. Amikor elér egy bizonyos kritikus koncentrációt, a "visszafordított Compton" eljárás olyan hatékonyá válik, hogy a sugár a gamma-sugárzással végzett energiaveszteség miatt elkezd lehűlni.

Miért olyan fényes fúvókák? Az ultra-nagy felbontású megfigyelések azt mutatják, hogy egyes sugárzások sokkal melegebbek, mint az elméleti számítások. Talán van még valami az elektron-pozitron plazma mellett?

Bár óriási fúvókáról beszélünk, a folyamat nagyon gyors – minden szó szerint történik egy vagy két nap alatt, így nem tudtuk szemmel tartani. De az ellenkezőjét találták. Az aktív galaxisok magvából kilépő több patak hőmérséklete egyszerre 20-40 billió K-os tartományban nagyobb nagyságrenddel meghaladta a "megengedett" értéket! Annyira csodálatos volt, hogy sokan arról is beszéltek, hogy "új fizikát" kell létrehozni olyan jelenségek leírására, amelyek olyan erősen ellentmondanak a modern asztrofizikai törvényeknek. "Talán helytelenül vesszük figyelembe a Doppler-effektusokat, vagy talán van valamilyen más eljárás, amely kompenzálja a" fordított Compton "-ot, amikor a szinkrotron fotonok energiát továbbítanak a részecskéknek." Nohrina dörzsölje a kezét.

A nagy felbontású rádió megfigyelések nagyban megváltoztatták a fúvókák ötletét. Kis léptékben ezek nem folytonos fúvókák, hanem különálló "sziget" sugárzó anyagok. És a 16 megapartiból álló M87 galaxisból érkező sugár, sikerült "látni" a kilökődés forgását.

Honnan származnak a "fülek"? Nem szabad pontosan tudni, hogy a fúvókák ilyen hatalmas sebességet értek el, de jól tanulmányoztuk a verseny eredményét.A születés helyétől évezredek fényévétől távolodva a relativisztikus sugár a csillagközi por részecskéibe szétszóródik, óriási kibocsátó felhőket alkotva.

A rádiótól az optikai tartományig átvitt képek színpompásak. "Az Univerzum egyik legszebb jelensége a sokkoló felhők vagy a rádiós rádiók a szakmai zsargonban" – mondja Elena lelkesen. A sugárzásokból kiszűrt anyag eloszlik a kozmikus porban, ami óriási rádiófrekvenciás tárgyakat eredményez. A fúvókák megfigyelései semmiképpen nem adnak hírt a csodálatos asztrofizikusok tisztán tudományos kíváncsiságának és érzésének. A világegyetem legtávolabbi sarkaiba nézve folyamatosan tanulunk valami újat a téridő és a gravitáció tulajdonságairól. És magukról.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: