Gør en ekstra indsats for at afbilde en svag, gigantisk korketrækker, der spores af hurtige protoner og elektroner, der blev skudt ud af en mystisk mikroquasar, betalte sig for et par astrofysikere, der fik ny indsigt i dyrets indre arbejde og også løste en langvarig tvist om objektets afstand.
Astrofysikerne brugte National Science Foundation's Very Large Array (VLA) radioteleskop til at fange de svageste detaljer, der endnu er set i plasmadyserne, der kom frem fra mikroquasar SS 433, et objekt, der engang kaldte "århundredets gåte". Som et resultat har de ændret forskernes forståelse af jetflyene og afgjort kontroversen om dets afstand "ud over enhver rimelig tvivl", sagde de.
SS 433 er en neutronstjerne eller sort hul, der kredser om en "normal" ledsagerstjerne. Neutronstjernens eller det sorte huls kraftfulde tyngdekraft trækker materiale fra dens ledsageres stjernevind ind i en akkretionsskive af materiale, der tæt omkranser det tætte centrale objekt, inden det trækkes på det. Denne disk fremdriver jetfly med hurtige protoner og elektroner udad fra polerne med cirka en fjerdedel af lysets hastighed. Disken i SS 433 vingler som et barns top, hvilket får dens jetfly til at spore en korkeskrue på himlen hver 162 dage.
Den nye VLA-undersøgelse indikerer, at hastigheden af de udsatte partikler varierer over tid i modsætning til den traditionelle model for SS 433.
”Vi fandt, at den faktiske hastighed varierer mellem 24 procent og 28 procent af lyshastigheden i modsætning til at forblive konstant,” sagde Katherine Blundell fra University of Oxford i Storbritannien. ”Forbløffende ændrer jetflyene, der kører i begge retninger deres hastighed samtidigt, og producerer identiske hastigheder i begge retninger på ethvert givet tidspunkt,” tilføjede Blundell. Blundell arbejdede sammen med Michael Bowler, også af Oxford. Forskernes fund er accepteret af Astrophysical Journal Letters.
Det nye VLA-billede viser to fulde drejninger af jetflyets korkskrue på begge sider af kernen. Analyse af billedet viste, at hvis materiale kom fra kernen i en konstant hastighed, ville jetstierne ikke nøjagtigt matche billeddetaljerne.
”Ved at simulere udstødninger i forskellige hastigheder kunne vi producere en nøjagtig matchning til den observerede struktur,” forklarede Blundell. Forskerne gjorde først deres match til en af jetflyene. ”Vi blev så bedøve at se, at de forskellige hastigheder, der matchede strukturen i den ene jet, også præcist gengav den anden jet's vej,” sagde Blundell. Ved at matche hastighederne i de to jetfly gengiver den observerede struktur endda muliggør det faktum, at fordi en jet bevæger sig mere næsten væk fra os end den anden, tager det længere tid at nå os fra det, tilføjede hun.
Astrofysikerne spekulerer i, at ændringerne i udstødningshastighed kan være forårsaget af ændringer i den hastighed, hvormed materiale overføres fra ledsagerstjernen til akkretionsskiven.
Det detaljerede nye VLA-billede gjorde det også muligt for astrofysikerne at bestemme, at SS 433 er næsten 18.000 lysår langt fra Jorden. Tidligere skøn havde objektet i stjernebilledet Aquila, så godt som 10.000 lysår. En nøjagtig afstand, sagde forskerne, giver dem nu mulighed for bedre at bestemme alderen på skallen med affald, der er sprængt af supernovaeksplosionen, som skabte det tætte, kompakte objekt i mikroquasaren. At kende afstanden nøjagtigt giver dem også mulighed for at måle den faktiske lysstyrke på mikroquasarens komponenter, og dette, sagde de, forbedrer deres forståelse af de fysiske processer, der arbejder i systemet.
Gennembrudsbilledet blev lavet ved hjælp af 10 timers observationstid med VLA i en konfiguration, der maksimerer VLA's evne til at se fine detaljer. Det repræsenterer den længste "tidseksponering" af SS 433 ved radiobølgelængder og viser således de svageste detaljer. Det repræsenterer også det bedste sådanne billede, der kan gøres med den nuværende teknologi. Fordi jetflyene i SS 433 bevæger sig, ville deres billede blive "udtværet" i en længere observation. For at se endnu svagere detaljer i jetflyene, skal astrofysikerne vente på den større følsomhed af det udvidede VLA, der er indstillet til at blive tilgængeligt om et par år.
SS 433 var det første eksempel på, hvad der nu betegnes som mikroquasars, binære systemer med enten en neutronstjerne eller sort hul, der kredses af en anden stjerne, og udsender stråler af materiale ved høje hastigheder. Det underlige stjernesystem modtog et væld af mediedækning i slutningen af 1970'erne og begyndelsen af 1980'erne. En Sky & Telescope-artikel fra 1981 havde titlen "SS 433 - Århundredets enigma."
Fordi mikrokvasarer i vores egen Mælkevej Galaxy menes at fremstille deres højhastighedsstråler af materiale gennem processer, der ligner dem, der producerer jetfly fra kerne i galakser, fungerer de nærliggende mikroquasarer som et praktisk "laboratorium" til at studere jetflyets fysik. Mikroquasars er tættere og viser ændringer hurtigere end deres større fætter.
Katherine Blundell er en University Research Fellow finansieret af UK's Royal Society.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
