Δαχτυλίδια φωτιάς αποκαλύπτουν τα μυστικά τεράστιας μαύρης τρύπας!
Ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Δρ. Dmitry Blinov του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του ΙΤΕ ανακάλυψαν ένα πολύπλοκο μοτίβο εκλάμψεων στην εκπομπή ακτίνων γάμμα του φλογαστέρα (blazar) 3C 279. Το μοτίβο επαναλήφθηκε τουλάχιστον τρεις φορές, αφήνοντας ταυτόχρονα την «υπογραφή» του στην οπτική πόλωση, μια ιδιότητα του φωτός που μελετάται συστηματικά από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής και το Αστεροσκοπείο του Σκίνακα.
Αυτή η ανακάλυψη βοήθησε στην επίλυση του μυστηρίου της φύσης της ακτινοβολίας σε πολύ υψηλές ενέργειες που οι επιστήμονες έχουν ανιχνεύσει από τη συγκεκριμένη πηγή και αποκάλυψε, για πρώτη φορά, την εσωτερική δομή του σχετικιστικού πίδακα που παράγει την ακτινοβολία που παρατηρούμε. Η νεα αυτή εργασία δημοσιεύεται στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Οι φλογαστέρες είναι ένας ιδιαίτερος τύπος ενεργών γαλαξιακών πυρήνων. Παρατηρούνται όταν ένας σχετικιστικός πίδακας εκτοξεύεται σχεδόν απευθείας προς την Γη.
Οι φλογαστέρες είναι οι πιο πολυάριθμες πηγές που παρατηρούνται σε ακτίνες γάμμα – τη μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την υψηλότερη ενέργεια – αλλά ο τρόπος με τον οποίο παράγουν τις ακτίνες γάμμα που παρατηρούμε δεν είναι πλήρως κατανοητός.
Η επιστημονική ομάδα που συντονίζει ο Δρ. Blinov ανέλυσε δεδομένα από έναν από τους ενεργότερους και φωτεινότερους φλογαστέρες, τον 3C 279, που κατέγραψε από το διαστημικό παρατηρητήριο ακτίνων γάμμα Fermi της NASA. Συνέκριναν την ακτινοβολία του 3C 279 σε ακτίνες γάμμα από τα περασμένα 8 έτη με την πόλωση της ακτινοβολίας στο ορατό από την ίδια πηγή, που συλλέχθηκαν με 5 οπτικά τηλεσκόπια σε διάφορα μέρη του κόσμο.
Συνήθως, οι φλογαστέρες ακτινοβολούν με φαινομενικά ακανόνιστο, σχεδόν τυχαίο, τρόπο σε ακτίνες γάμμα. Στην περίπτωση του 3C 279 βρέθηκε ότι η χρονοσειρά εκπομπής ακτίνων γάμμα επαναλαμβάνει το ίδιο μοτίβο που αποτελείται από πολλαπλές εκλάμψεις κατά χρονικά διαστήματα στα οποία οι πόλωση του φωτός στο ορατό επίσης μεταβάλλεται με συντεταγμένο τρόπο. Τρία τέτοια επαναλαμβανόμενα μοτίβα έχουν αναγνωριστεί με σιγουριά.
Ο Δρ. Dmitry Blinov εξηγεί: «Ψάξαμε για αυτήν τη συμπεριφορά, επειδή είχε προβλεφθεί από θεωρητικά μοντέλα που έχουν αναπτυχθεί για να εξηγήσουν πώς δημιουργούνται τα επεισόδια συντεταγμένης μεταβολής της οπτικής πόλωσης σε φλογαστέρες».
Η πιθανότητα να είναι η επανάληψη του μοτίβου που παρατηρήθηκε στις ακτίνες γάμμα και στα οπτικά μήκη κύματος απλώς συμπτωματική είναι εξαιρετικά μικρή. Επομένως, οι ερευνητές συμπεραίνουν ότι πρέπει να παράγονται με τον ίδιο φυσικό μηχανισμό στον πίδακα του φλογαστέρα.
Ο καλύτερος υποψήφιος για έναν τέτοιο μηχανισμό είναι η διάδοση μιας ποσότητας πλάσματος μέσω μιας γρήγορης σπονδυλικής στήλης του πίδακα που περιβάλλεται από ένα ψυχρότερο και πιο αργό περίβλημα όπως έχει προταθεί από τους Marscher et al. σε προηγούμενη μελέτη.
«Οι εκλάμψεις του περιβλήματος του πίδακα έχουν τη δυνατότητα να δημιουργήσουν «δαχτυλίδια φωτιάς» μέσα από τα οποία διέρχονται σχετικιστικά ηλεκτρόνια στη σπονδυλική στήλη του πίδακα καθώς ταξίδεύουν κατά μήκος της.
Αυτή η ”κοσμική σύγκρουση“ σχετικιστικών ηλεκτρονίων και φωτονίων μπορεί να παράγει λαμπρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα» διευκρίνισε ο συν-συγγραφέας Nicholas MacDonald από το Ινστιτούτο Max Planck Ραδιοαστρονομίας στη Βόννη της Γερμανίας.
Αυτή η νέα μελέτη προσφέρει μια εξήγηση για την παραγωγή επεισοδίων συντεταγμένης μεταβολής της πόλωσης – στρέψης δηλαδή του επιπέδου οπτικής πόλωσης – που παρατηρούνται σε φλογαστέρες και τα οποία αποτελούν μυστήριο για τους αστρονόμους για μια δεκαετία τώρα και συνδέει αναμφισβήτητα εκλάμψεις ακτίνων γάμμα με τέτοια επεισόδια.