VLBA-billede af quasar 3C 273 med sin lange jet sprængning. Billedkredit: NRAO. Klik for at forstørre.
Da et par forskere målrettet National Science Foundation's Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskop mod en berømt quasar, søgte de bevis for at støtte en populær teori for, hvorfor de super hurtige jetfly af partikler, der strømmer fra kvasarer, er begrænset til smalle vandløb. I stedet fik de en overraskelse over, at ”muligvis sender teoretikerne tilbage til tegnebordene,” ifølge en af astronomerne.
”Vi fandt de beviser, vi ledte efter, men vi fandt også et yderligere bevis, der ser ud til at modsige det,” sagde Robert Zavala, en astronom ved U.S. Naval Observatory's Flagstaff, Arizona, station. Zavala og Greg Taylor, fra National Radio Astronomy Observatory og Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, præsenterede deres fund på det amerikanske astronomiske selskabs møde i Minneapolis, Minnesota.
Kvasarer anses generelt for at være supermassive sorte huller ved kerne i galakser, det sorte hul omgivet af en spindeskive af materiale, der trækkes ubønhørligt ind i det sorte huls tyngdekraft. Gennem processer, der stadig ikke er godt forstået, drives kraftige jetfly af partikler udad ved hastigheder næsten med lys. En populær teoretisk model siger, at magnetfeltlinjer i den roterende disk er snoet tæt sammen og begrænser de hurtigt bevægende partikler til smalle "jetfly", der strømmer fra diskens poler.
I 1993 foreslog Stanford University og Kavli Institute-astrofysiker Roger Blandford, at et sådant snoet magnetfelt ville frembringe et tydeligt mønster i justeringen eller polarisationen af radiobølger, der kommer fra jetflyene. Zavala og Taylor brugte VLBA, der var i stand til at fremstille de mest detaljerede billeder af ethvert teleskop i astronomi, til at søge bevis for Blandfords forudsagte mønster i en velkendt kvasar kaldet 3C 273.
”Vi så nøjagtigt, hvad Blandford forudsagde, og understøttede ideen om et snoet magnetfelt. Vi så dog også et andet mønster, der ikke er forklaret af et sådant felt, ”sagde Zavala.
Teknisk set skal det snoede magnetfelt forårsage en jævn ændring eller gradient i den mængde, hvormed linjebølgen (polarisering) roteres, når man ser på jetens bredde. Denne gradient viste sig i VLBA-observationer. Med et snoet magnetfelt bør procentdelen af bølger, der er på linje på linie eller polariseret, dog være størst i midten af jet og falde støt mod kanterne. I stedet viste observationer procentdelen af polarisering stigende mod kanterne.
Det betyder, siger astronomerne, at der enten er noget galt med den snoede magnetfeltmodel, eller dens virkninger vaskes ud ved interaktion mellem jetjet og det interstellære medium, som det borer igennem. ”Uanset hvad skal teoretikerne komme på arbejde for at finde ud af, hvordan dette kan ske,” sagde Zavala.
Da Blandford blev underrettet om de nye resultater, sagde Blandford, "disse iagttagelser er gode nok til at berettige til yderligere udvikling af teorien."
3C 273 er en af de mest berømte kvasarer inden for astronomi og var den første, der blev anerkendt som et meget fjernt objekt i 1963. Caltech-astronom Maarten Schmidt arbejdede på en kort videnskabelig artikel om 3C273 om eftermiddagen den 5. februar samme år, da han pludselig genkendte et mønster i objektets synlige lysspektrum, der muliggjorde en øjeblikkelig beregning af dets afstand. Han skrev senere, at "jeg var bedøvet af denne udvikling ..." Bare få minutter senere mødte han sin kollega Jesse Greenstein, der studerede en anden kvasar, i en gang. I løbet af nogle få minutter fandt de, at den anden også var ganske fjern. 3C 273 er omkring to milliarder lysår fra Jorden i stjernebilledet Jomfruen og er synlig i mellemstore amatørteleskoper.
VLBA er et system med ti radioteleskopantenner, der hver har en skål på 25 meter (82 fod) i diameter og vejer 240 ton. Fra Mauna Kea på den store ø Hawaii til St. Croix i de amerikanske Jomfruøer, spænder VLBA over 5.000 miles, hvilket giver astronomer den skarpeste vision for et teleskop på Jorden eller i rummet. Dedikeret i 1993, VLBA har en evne til at se fine detaljer svarende til at være i stand til at stå i New York og læse en avis i Los Angeles.
”Den ekstremt skarpe radio 'vision" af VLBA var absolut nødvendig for at udføre dette arbejde, "forklarede Zavala. ”Vi brugte de højeste radiofrekvenser, hvor vi kunne registrere 3C273s jet for at maksimere den detalje, vi kunne få, og denne indsats betalte sig med stor videnskab,” tilføjede han.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
