Några av de ljusaste föremålen i universum är kvasarer. I stället för svarta hål som konsumerar materie, kan det finnas föremål med kraftfulla magnetfält som fungerar som propeller, som kasta tillbaka materialet i galaxen.
I det avlägsna unga universum lyser kvasarer med en glans som inte kan överensstämmas med någonting i det lokala kosmos. Även om de verkar stjärnliknande i optiska teleskoper, är kvasarer faktiskt de ljusa centra av galaxer som ligger miljarder ljusår från jorden.
Den snusande kärnan i en kvasar för närvarande avbildas som att den innehåller en skiva med varm gas som spiralformar in i ett supermassivt svart hål. En del av den gasen matas ut kraftfullt utåt i två motsatta strålar med nästan ljusets hastighet. Teoretiker kämpar för att förstå fysiken på ackretionsskivan och jetstrålarna, medan observatörer kämpar för att kika in i kvasarens hjärta. Den centrala "motorn" som driver strålarna är svår att studera teleskopiskt eftersom regionen är så kompakt och jordobservatörer är så långt borta.
Astronom Rudy Schild från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) och hans kollegor studerade kvasaren känd som Q0957 + 561, som ligger cirka 9 miljarder ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Ursa Major, nära Big Dipper. Denna kvasar har ett centralt kompakt objekt som innehåller så mycket massa som 3-4 miljarder solar. De flesta anser att objektet är ett "svart hål", men Schilds forskning tyder på annat.
"Vi kallar inte detta objekt för ett svart hål eftersom vi har funnit bevis för att det innehåller ett internt förankrat magnetfält som tränger igenom ytan på det kollapsade centrala objektet och som interagerar med kvasarmiljön," kommenterade Schild.
Forskarna valde Q0957 + 561 för sin koppling till en naturlig kosmisk lins. Tyngdpunkten i en närliggande galax böjer rymden och bildar två bilder av den avlägsna kvasaren och förstorar dess ljus. Stjärnor och planeter i den närliggande galaxen påverkar också kvasarens ljus, vilket orsakar små fluktuationer i ljusstyrka (i en process som kallas ”mikrolensering”) när de driver in i siktlinjen mellan jorden och kvasaren.
Schild övervakade kvasarens ljusstyrka i 20 år och ledde ett internationellt konsortium av observatörer som opererade 14 teleskop för att hålla objektet under konstant dygnet runt på kritiska tidpunkter.
"Med mikrolinsering kan vi urskilja mer detaljer från det så kallade" svarta hålet "två tredjedelar av vägen till kanten av det synliga universum än vi kan från det svarta hålet i mitten av Vintergatan, sade Schild.
Genom noggrann analys retade teamet upp detaljer om kvasarens kärna. Till exempel, deras beräkningar pekade ut platsen där jetplanerna bildas.
”Hur och var bildas dessa jetflygplan? Även efter 60 års radioobservationer hade vi inget svar. Nu finns bevisen i, och vi vet, ”sa Schild.
Schild och hans kollegor fann att jetplanerna verkar komma från två regioner 1 000 astronomiska enheter i storlek (cirka 25 gånger större än Pluto-Sun-avståndet) som ligger 8000 astronomiska enheter direkt ovanför det centrala kompaktobjektets poler. (En astronomisk enhet definieras som det genomsnittliga avståndet från jorden till solen, eller 93 miljoner miles.) Den platsen skulle dock förväntas endast om jetplanerna drivs av återanslutning av magnetfältlinjer som var förankrade till det roterande supermassiva kompakta objektet inom kvasaren. Genom att interagera med en omgivande ackretionsskiva spolar sådana snurrande magnetfältlinjer upp, slingrar sig hårdare och strammare tills de explosivt förenar, ansluter och bryter igenom, och släpper enorma mängder energi som driver strålarna.
"Denna kvasar verkar vara dynamiskt dominerad av ett magnetfält internt förankrat till det centrala, roterande supermassiva kompakta föremålet," uttalade Schild.
Ytterligare bevis för vikten av kvasarens internt förankrade magnetfält finns i omgivande strukturer. Till exempel verkar det inre området som ligger närmast kvasaren ha sopats rent av material. Den inre kanten av ackretionsskivan, som ligger cirka 2 000 astronomiska enheter från det centrala kompakta föremålet, värms upp till glödlampa och lyser starkt. Båda effekterna är de fysiska signaturerna av ett virvlande, inre magnetfält som dras runt genom rotationen av det centrala kompakta objektet - ett fenomen som kallas "magnetisk propellereffekt."
Observationer antyder också förekomsten av ett brett konformat utflöde från ackretionsskivan. Då den är upplyst av den centrala kvasaren, lyser den i en ringliknande disposition känd som Elvis-strukturen efter Schilds CfA-kollega, Martin Elvis, som teoretiserade dess existens. Den överraskande stora vinkelöppningen av utflödet som observeras förklaras bäst av påverkan av ett inre magnetfält som finns i det centrala kompakta objektet i denna kvasar.
Mot bakgrund av dessa iakttagelser har Schild och hans kollegor, Darryl Leiter (Marwood Astrophysics Research Center) och Stanley Robertson (Southwestern Oklahoma State University), föreslagit en kontroversiell teori om att magnetfältet är inneboende i kvasarens centrala, supermassiva kompakta objekt, snarare än att bara vara en del av ackretionsskivan som de flesta forskare trodde. Om den bekräftas skulle denna teori leda till en revolutionerande ny bild av kvasarstrukturen.
"Vårt fynd utmanar den accepterade synen på svarta hål," sade Leiter. ”Vi har till och med föreslagit ett nytt namn för dem - Magnetospheric Eternally Collapsing Objects, eller MECOs,” en variant av namnet som först myntades av den indiska astrofysikern Abhas Mitra 1998. ”Astrofysiker för 50 år sedan hade inte tillgång till den moderna förståelsen av kvantelektrodynamik som ligger bakom våra nya lösningar på Einsteins ursprungliga relativitetsekvationer. ”
Denna forskning tyder på att, utöver sin massa och snurr, kan kvasarens centrala kompakta objekt ha fysiska egenskaper mer som en mycket rödförskjuten, snurrande magnetisk dipol än som ett svart hål. Av den anledningen försvinner de flesta närmande ämnen inte för evigt, utan känner istället de motorliknande roterande magnetfälten och snurras ut igen. Enligt denna teori har en MECO inte en händelseshorisont, så alla saker som kan komma med den magnetiska propellern bromsas gradvis ner och stoppas vid MECO: s mycket rödförskjutna yta, med bara en svag signal som förbinder strålningen från det ämnet. till en avlägsen observatör. Denna signal är mycket svår att observera och har inte upptäckts från Q0957 + 561.
Denna forskning publicerades i juli-numret av Astronomical Journal och är tillgänglig online på http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505518.
Huvudkontoret ligger i Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) är ett gemensamt samarbete mellan Smithsonian Astrophysical Observatory och Harvard College Observatory. CfA-forskare, organiserade i sex forskningsavdelningar, studerar universums ursprung, evolution och slutliga öde.
Originalkälla: CfA News Release
