VLBA-изображение квазара 3C 273 с его длинной струйной струей. Изображение предоставлено: NRAO. Нажмите, чтобы увеличить.
Когда пара исследователей направила радиотелескоп «Очень длинный базовый массив» (VLBA) Национального научного фонда к известному квазару, они искали доказательства в поддержку популярной теории о том, почему сверхбыстрые струи частиц, исходящих из квазаров, ограничены узкими потоками. Вместо этого они получили сюрприз, который «может отправить теоретиков обратно на чертежные доски», по словам одного из астрономов.
«Мы нашли доказательства, которые искали, но мы также нашли дополнительное доказательство, которое, кажется, противоречит этому», - сказал Роберт Завала, астроном на станции Флагстафф военно-морской обсерватории США, штат Аризона. Завала и Грег Тейлор из Национальной радиоастрономической обсерватории и Института астрофизики и космологии частиц имени Кавли представили свои выводы на встрече Американского астрономического общества в Миннеаполисе, штат Миннесота.
Обычно квазары представляют собой сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик, причем черная дыра, окруженная вращающимся диском из материала, неумолимо втягивается в гравитационную пасть черной дыры. Благодаря процессам, которые до сих пор не совсем понятны, мощные струи частиц движутся наружу со скоростью, близкой к скорости света. Популярная теоретическая модель говорит, что линии магнитного поля в вращающемся диске тесно скручены и ограничивают быстро движущиеся частицы в узкие «струи», вытекающие из полюсов диска.
В 1993 году Стэнфордский университет и астрофизик Института Кавли Роджер Блэндфорд предположили, что такое искривленное магнитное поле будет создавать отчетливую картину выравнивания или поляризации радиоволн, исходящих от струй. Завала и Тейлор использовали VLBA, способную создавать самые детальные изображения любого телескопа в астрономии, чтобы найти доказательства предсказанного паттерна Бландфорда в хорошо известном квазаре под названием 3C 273.
«Мы увидели именно то, что предсказал Бландфорд, поддерживая идею скрученного магнитного поля. Однако мы также увидели другую закономерность, которая не объясняется таким полем », - сказал Завала.
С технической точки зрения, скрученное магнитное поле должно вызывать устойчивое изменение или градиент величины, на которую вращение (поляризация) радиоволн поворачивается при взгляде на ширину струи. Этот градиент обнаружился в наблюдениях VLBA. Однако при использовании витого магнитного поля процент волн, которые сходным образом выровнены или поляризованы, должен быть наибольшим в центре струи и неуклонно уменьшаться к краям. Вместо этого наблюдения показали, что процент поляризации увеличивается к краям.
Это значит, говорят астрономы, что-то не так с моделью скрученного магнитного поля, или ее эффекты размываются взаимодействием между струей и межзвездной средой, через которую она бурится. «В любом случае теоретики должны приступить к работе, чтобы выяснить, как это может произойти», - сказал Завала.
Получив уведомление о новых результатах, Бландфорд сказал: «Эти наблюдения достаточно хороши, чтобы гарантировать дальнейшее развитие теории».
3C 273 - один из самых известных квазаров в астрономии, и он был первым, который был признан очень отдаленным объектом в 1963 году. Астроном из Калифорнии Маартен Шмидт работал над короткой научной статьей о 3C273 во второй половине дня 5 февраля того года, когда он внезапно узнал образец в спектре видимого света объекта, который позволил немедленно вычислить его расстояние. Позже он написал: «Я был ошеломлен этим развитием событий». Через несколько минут он сказал, что встретил своего коллегу Джесси Гринштейна, который изучал другого квазара, в коридоре. Через несколько минут они обнаружили, что второй тоже был довольно далеко. 3C 273 находится на расстоянии около двух миллиардов световых лет от Земли в созвездии Девы и виден в любительских телескопах среднего размера.
VLBA представляет собой систему из десяти антенн радиотелескопа, каждая из которых имеет тарелку диаметром 25 метров (82 фута) и весом 240 тонн. От Мауна-Кеа на Большом острове Гавайев до Сент-Круа на Американских Виргинских островах VLBA простирается более чем на 5000 миль, обеспечивая астрономам четкое видение любого телескопа на Земле или в космосе. Посвященный в 1993 году, VLBA обладает способностью видеть мелкие детали, эквивалентные возможности стоять в Нью-Йорке и читать газету в Лос-Анджелесе.
«Чрезвычайно четкое радио-видение VLBA было абсолютно необходимо для этой работы», - объяснил Завала. «Мы использовали самые высокие радиочастоты, на которых мы могли обнаружить струю 3C273, чтобы максимизировать детализацию, которую мы могли получить, и эти усилия окупились великой наукой», - добавил он.
Национальная радиоастрономическая обсерватория является объектом Национального научного фонда, действующим в рамках соглашения о сотрудничестве от Associated Universities, Inc.
Источник: пресс-релиз НРАО
