Billedkredit: Hubble
Forskere fra University of California, der arbejder ved Los Alamos National Laboratory, har foreslået en ny teori, der forklarer bevægelsen af enorme energifelter i gigantiske radiogalakser (GRG'er). Teorien kunne være grundlaget for en helt ny forståelse af måderne, hvorpå kosmiske stråler - og deres signaturradiobølger - forplantes og rejser gennem intergalaktisk rum.
I et papir, der blev offentliggjort denne måned i The Astrophysical Journal Letters, forklarer forskerne, hvordan magnetfeltgenforbindelse kan være ansvarlig for accelerationen af relativistiske elektroner inden for store intergalaktiske volumener. Det vil sige bevægelsen af ladede partikler i rummet, der oprindeligt er aktiveret af massive sorte huller.
"Hvis vores forståelse af denne proces er korrekt," siger Los Alamos astrofysiker Philipp Kronberg, "kan det være et paradigmeskifte i den aktuelle tankegang om arten af GRG'er og kosmiske stråler."
Forskere forstår stadig ikke fuldstændigt, hvorfor magnetfeltgenforbindelse forekommer, men det er meget kendt: en dybere forståelse af mekanismen kan have vigtige anvendelser her på Jorden, såsom oprettelse af et system med magnetisk indeslutning til fusionsenergiereaktorer.
Hvis Los Alamos-forskernes teori er korrekt, har opdagelsen også vidtgående astrofysiske konsekvenser. Det indebærer, at magnetfeltgenforbindelse eller en anden meget effektiv felt-til-partikel-energikonversionsproces kan være en hovedkilde for alle ekstragalaktiske radiokilder, og muligvis også de mystiske “Ultra High Energy Cosmic Ray-partikler”.
Kæmpe radiogalakser er enorme himmelobjekter, der udsender et kontinuum af radiobølgelængder, der kan påvises med radioteleskoper som dem i Very Large Array i Socorro, NM Ved hjælp af omfattende data om syv af de største radiogalakser i universet, der er samlet i løbet af de sidste to årtier, forskere var i stand til at studere kosmiske strålenergifelter, der udvises fra GRGs-centre - som næsten helt sikkert indeholder supermassive sorte huller - udad så meget som et par millioner lysår ind i intergalaktisk rum (1 lysår = 5.900.000.000.000 miles).
Hvad Los Alamos-forskerne konkluderede, var, at det høje energiindhold i disse gigantiske radiogalakser, deres store ordnede magnetfeltstrukturer, fraværet af stærke stød i stor skala og meget lave interne gasdensiteter peger på en direkte og effektiv konvertering af magnetfeltet at partiklenergi i en proces, som astrofysikere kalder magnetfeltgenforbindelse. Tilslutning af magnetfelt er en proces, hvor linjerne i et magnetfelt forbinder og forsvinder, og omdanner feltets energi til partikelenergi. Genforbindelse betragtes som en nøgleproces i solens korona til produktion af solbrændere og i fusionsforsøgsenheder kaldet tokamaks. Det forekommer også i samspillet mellem solvinden og Jordens magnetfelt og betragtes som en hovedårsag til magnetosfæriske storme.
Undersøgelsen fastslog, at målingen af det samlede energiindhold i mindst en af disse gigantiske radiogalakser - som antages at have i sit centrum et sort hul med en masse svarende til 100 millioner gange størrelsen af vores sol - var 10 61 ergs. Ergs er et mål på energi, hvor en erg er den mængde energi, der kræves for at løfte et gram vægt en afstand på en centimeter. Dette energiniveau på 10 61 ergs er flere gange mere end den termonukleare energi, der kunne frigives af alle stjerner i en galakse, hvilket giver et stort bevis for forskerne på, at kilden til den målte energi ikke kunne være typisk solfusion eller endda supernovaer.
Ud over det høje energiindhold førte den store, ordnede struktur af magnetfeltet og fraværet af stærke stød i store skala - ligesom dem, der måtte være til stede fra en supernova-eksplosion - forskerne til at tro, at processen med magnetfelt-tilslutning igen er på arbejde.
Foruden Kronberg er teorien resultatet af arbejde fra Los Alamos-forskerne Stirling Colgate, Hui Li og Quentin Dufton. Forskningen blev finansieret af Los Alamos Laboratory-Directed Research and Development (LDRD) -finansiering. LDRD finansierer grundlæggende og anvendt forskning og udvikling med fokus på kreative koncepter valgt efter laboratoriedirektørens skøn.
Los Alamos National Laboratory drives af University of California for National Nuclear Security Administration (NNSA) fra U.S. Department of Energy og arbejder i partnerskab med NNSAs Sandia og Lawrence Livermore nationale laboratorier for at støtte NNSA i dens mission.
Los Alamos forbedrer den globale sikkerhed ved at sikre sikkerhed og tillid til den amerikanske nukleare lagring, udvikle teknologier til at reducere trusler fra masseødelæggelsesvåben og forbedre miljø og nukleare materialer arv fra den kolde krig. Los Alamos 'kapaciteter hjælper nationen med at løse problemer med energi, miljø, infrastruktur og biologiske sikkerhed.
Original kilde: Los Alamos National Laboratory News Release
