Skrivnost galaktične lestvice

Skrivnost galaktične lestvice

Jurij Granovsky
"Popularna mehanika" št. 1, 2017

Danes so astrofiziki lahko v neverjetnih podrobnostih ogledali enega najbolj veličastnih kozmičnih pojavov – ogromne plazemske curke, ki izvirajo iz centrov mladih galaksij. Toda če so bolj pozorni, več vprašanj se pojavijo – da, da je čas razmišljati o ustvarjanju nove fizike.

Astrofiziki opazujejo curke, ki se imenujejo curki, ki že nekaj desetletij uhajajo z relativističnih hitrosti iz jeder aktivnih galaksij. Toda opazovanje je bilo mogoče na kakovostno novo raven doseči le v zadnjih nekaj letih. Da bi v dobro kotni ločljivosti dobili podobo predmeta, ki se nahaja na tisoče svetlobnih let oddaljenih od nas ali celo na milijone svetlobnih let, se uporablja metoda interferometrije s superlong bazami ali VLBI. Zelo dolga izhodiščna interferometrija). "Ta metoda omogoča združevanje opazovanj različnih observatorijev, ki se nahajajo daleč drug od drugega, s čimer ustvarjajo nekaj kot ogromen radijski teleskop", pravi Elena Nokhrina, višja raziskovalka na Inštitutu za fiziko in tehnologijo v Moskvi ter vodja projekta za študij širjenja sevanja v jetih aktivnih galaktičnih jeder "je nedavno prejel podporo Ruske fundacije za temeljne raziskave.

V preteklosti osnovne dimenzije "navideznih" interferometrov niso presegale razdalj med celinami, v letu 2011 pa je v okviru mednarodnega projekta Radioastron ruski satelit Spektr-R z radijskim teleskopom z anteno premera 10 m speljan v močno orbito (po tem parametru presega znameniti "Hubble"). Naprava se sedaj približuje Zemlji, nato pa se odstrani na 340.000 km – skoraj toliko kot Luna, katere gravitacijski poteg, mimogrede, se uporablja za vrtenje satelitske orbitalne ravnine.

Nastali kopenski zemeljski interferometer projekta Radioastron, ki bi lahko rekel, je odprl oči astrofizikov. Prvič v zgodovini astronomskih opazovanj je bila dosežena neverjetna kotna ločljivost – do milijonih sekund. Na projektu sodelujejo desetine opazovalnic iz Nemčije, Italije, Kitajske, ZDA in Japonske. Znanstveni direktor Radioastrona je naš rojak Yuri Kovalev. Bolj ko se učimo o napravi curkov, se zdijo čudnejši."Na eni od konferenc, Matt Lister, znan astrofizik, ki vodi program Mojave na spremljanju jeder več sto aktivnih galaksij, je dejal, da je bil zaskrbljen zaradi najnovejših opazovanj jeder, razbijanje splošno sprejetega modela fizičnih parametrov in sevanja curkov, "se spominja Elena Nohrina.

Več kot milijon svetlobnih let

Nekoliko časa, v galaksiji daleč daleč … ne, ne "zvezdne vojne", temveč veliko bolj obsežnih pojavov. Jets nastanejo v središčih mladih aktivnih galaksij, kjer se vrtijo supermasivne črne luknje z masami reda 10.6-109 mase sonca. Tipične razdalje do njih so gigaparske (1 parsek je enako 3,2616 svetlobnih let), zato smo videli, da se je zgodilo v daljni preteklosti.

Na začetku se je astrofizičarjem zdelo, da se curki zdijo preprosto. Mlada galaksija, v kateri se procesi oblikovanja zvezd ne končajo, je napolnjen z različnimi kozmičnimi "gradbenimi materiali" – plini, prahom, raztopljenimi plazmi. Črna luknja okoli sebe tvori tako imenovano akretijsko ploščo, v kateri se sloji snovi med seboj strmijo in upočasnjujejo, padejo na njeno površino.V določeni točki je meja prisotna, če se akretiranje ne more več nadaljevati. Ker zunanji sloji diska pritisnejo na notranji, se lahko presežna snov izlomi le v dveh smereh, pod in po disku, vzdolž osi vrtenja. "Toda zdaj vidimo, da tak model ne daje popolne slike o oblikovanju curka," se pritožuje Nokhrin. "Prvič, preozki so, drugič, prehitro in končno so veliko bolj svetlejši, kot smo pričakovali. včasih se zdi, da nič ne vemo o letalih. "

Kako so rojeni? Relativistični curki imajo veliko več energije, kot jo lahko daje materi črni luknji. Od kod prihaja, in kako točno je "osrednji stroj", ki povzroča letalo?

Vendar pa je vprašanje še vedno odprto, čeprav je ozek ozek. S pomočjo "Radioastrona" smo izmerili "šobo" curkov, to je tistih krajev, kjer nastajajo. Izkazalo se je, da je približno tretjina parseca, to je skoraj svetlo leto. Mimogrede, mimogrede, iz tega sledi, da so ljudske znanstvene risbe, v katerih so ostri plazemski curki razpadli iz polov črne luknje, čista umetniška fantazija. Če pravilno izmerite širino curka, bo luknja sam in celo "krof" okrog akretije okoli njega preprosto ne bodo vidne.Kljub temu, ker lahko dolžina cureka presega milijon svetlobnih let, je v vesolju tanka nit.

Presežna energija

"Eden od pomembnih problemov je, ali energijo curka vzamemo iz snovi, ki jo absorbira črna luknja, ali pa je lahko vir samo rotacijska energija luknje," nadaljuje Elena. model se nenehno posodablja. "

Na splošno je mehanizem Blandford-Znaka naslednji. Snov okoli lukenj se spremeni v močno magnetizirano plazmo, ki teče vzdolž magnetnih linij sile, npr. Skozi žico, ne da bi se lahko oddaljila od strani. Hitrost na ekvatorju je višja kot pri polovici, tako da dobimo nekaj podobnega enopolarnemu induktorju. Njegov magnetni vez ima obliko "ozkega grla", od katerega se izvlečejo tokovi, se premikajo po linijah sile, prepletajo v "svežnjake". Del energije tega izpusta se odvzame od same luknje, kar upočasni njegovo vrtenje.

Obstaja alternativni model, avtorstvo istega Blandforda, vendar je seznanjen z drugim astrofizikom – David Payne.Proces Blandford-Payne predpostavlja, da jet preostanek svoje energije prejema iz akretičnega diska. To delno pojasnjuje, zakaj je osnova curek tako široka – okoli dveh tisoč Schwarzschildovih radij. Toda le delno – ni jasno, na primer, kaj natančno pripelje snov v "magnetno steklenico". Verjetno je tlak zunanjega okolja – prah in plin, vendar zagotovo ni treba reči. Teoretiki v svojih izračunih preprosto prevzamejo samoumevno, da okoli "generirnega stroja" obstaja nekaj dovolj gosto.

Morda se bo Radioastron odločil, kateri model je bližji realnosti. Vendar, kaj se zgodi s curki po formaciji, še vedno ostaja skrivnost. "Ne vemo, iz katerega fluksa sestavlja, v emisijskem spektru, ki ustreza katerikoli snovi, ni nobenih črt," pravi Elena Nokrina. "V večini modelov je to plazma elektron-pozitron, ki teče vzdolž elektromagnetnih poljskih tokov, vendar to ni dejstvo ni nič drugega. " Če bomo kdaj uspeli prodreti v notranjost relativističnega (to je, hitenje pri hitrosti svetlobe), bomo lahko rešili še eno uganko, ki je nedavno mešala astrofizike.

Čudna katastrofa

Svetilnost curkov se ponavadi izmeri v kelvinih, primerja pa jo s sevanjem absolutno črnega telesa, segretega na ustrezno temperaturo. Teoretični modeli ne dovoljujejo, da svetilnost relativističnega pretoka presega 5000 milijard K. Pri prehodu skozi to črto pride do tako imenovanega katptrofa Compton. V toku so se elektroni pospeševali do svetlobne hitrosti, ki se vrtijo v izmetnem magnetnem polju in oddajajo sinhrotronske fotone, ki se nato razpršijo na sosednje elektrone in zaradi svoje ogromne hitrosti v relativističnem toku ne izgubijo energije Compton, in, nasprotno, pridobijo dodatne. Ko je dosežena določena kritična koncentracija, se proces "povratnega Compton" postane tako učinkovit, da se curka začne ohladiti zaradi izgube energije, ki jo prenaša gama sevanje.

Zakaj so curki tako svetli? Opazovanja v ultra-visoki ločljivosti so pokazala, da so nekateri curki veliko bolj vroči kot jih dovoljujejo teoretični izračuni. Morda je v njih poleg plazme elektron-pozitron še nekaj drugega?

Čeprav govorimo o velikanskih šobah, je proces zelo hiter – vse se zgodi dobesedno v enem ali dveh dneh, zato tega nismo mogli opazovati z lastnimi očmi. Toda nasprotno je bilo najti. Temperatura več tokov, ki so izhajala iz jeder aktivnih galaksij, se je na koncu izkazala za več kot več kot "dovoljena" – v regiji 20-40 bilijonov K! Bilo je tako neverjetno, da so se mnogi pogovarjali tudi o potrebi po ustvarjanju "nove fizike" za opis pojavov, ki tako močno nasprotujejo sodobnim astrofizičnim zakonom. "Morda nepravilno upoštevamo učinke Dopplerja ali morda obstaja še kakšen drug proces, ki kompenzira" povratni Compton ", ko sinhrotronski fotoni prenašajo energijo na delce," Nohrina trpi rok.

Radijske opazovalke z visoko ločljivostjo so močno spremenile zamisel o letalih. V majhnem obsegu ti niso bili neprekinjeni curki, temveč ločeni mobilni "otoki" sevalne snovi. In cur od galaksije M87, ki se nahaja 16 megaparse od nas, je celo uspelo "videti" vrtenje izmet.

Od kod prihajajo "ušesa"? Naj se ne bi seznanilo natančno, kako se curki ujemajo s tako velikansko hitrostjo, vendar smo rezultat te dirke dobro preučili.Relativistični razpršilnik na razdalji tisoč svetlobnih let od kraja rojstva razprši v delce medzvezdnega prahu, ki tvori ogromne oblake, ki oddajajo.

Slike, prenesene iz radia v optično območje, so v njihovi pisani barvi. "Eden od najlepših fenomenov v vesolju je šok oblak ali radijski sprejemnik v našem profesionalnem žargonu," je z navdušenjem navdušila Elena. "Vlečna snov se razprši v kozmičnem prahu, kar povzroča ogromne radioaktivne predmete." Opazovanja ščita nikakor niso poklon zgolj znanstveni radovednosti in občutku lepih astrofizikov. Če pogledamo v najbolj oddaljene kotičke vesolja, nenehno uči nekaj novega o lastnostih prostora-časa in gravitacije. In o sebi.


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

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