VLBA-bild av quasar 3C 273, med sin långa stråle som sprängs ut. Bildkredit: NRAO. Klicka för att förstora.
När ett par forskare riktade National Science Foundation: s Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskop mot en berömd kvasar, sökte de bevis för att stödja en populär teori för varför de supersnabba partiklarna som strömmar från kvasar är begränsade till smala strömmar. Istället fick de en överraskning att ”kan skicka teoretikerna tillbaka till tavlan”, enligt en av astronomerna.
"Vi hittade de bevis vi letade efter, men vi hittade också en ytterligare bevis som verkar motsäga det," sade Robert Zavala, en astronom vid U.S. Naval Observatory's Flagstaff, Arizona, station. Zavala och Greg Taylor, från National Radio Astronomy Observatory och Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, presenterade sina resultat vid American Astronomical Society's möte i Minneapolis, Minnesota.
Kvasarer anses vanligtvis vara supermassiva svarta hål vid galaxernas kärnor, det svarta hålet omges av en snurrande skiva av material som dras obevekligt in i det svarta hålets gravitationsmugg. Genom processer som fortfarande inte är väl förståda, drivs kraftfulla partiklar som utåt vid hastigheter nästan ljusets. En populär teoretisk modell säger att magnetfältlinjer i den snurrande skivan vrids tätt ihop och begränsar de snabbrörande partiklarna till smala "strålar" som strömmar från skivans poler.
1993 föreslog Stanford University och Kavli Institute astrofysiker Roger Blandford att ett sådant tvinnat magnetfält skulle producera ett tydligt mönster i inriktningen eller polarisationen av radiovågor som kommer från strålarna. Zavala och Taylor använde VLBA, som kunde producera de mest detaljerade bilderna av alla teleskop inom astronomi, för att söka bevis på Blandfords förutspådda mönster i en välkänd kvasar kallad 3C 273.
”Vi såg exakt vad Blandford förutspådde och stödde idén om ett tvinnat magnetfält. Men vi såg också ett annat mönster som inte förklaras av ett sådant fält, ”sade Zavala.
Tekniska termer bör det tvinnade magnetfältet orsaka en stadig förändring, eller gradient, i den mängd med vilken inriktningen (polarisationen) av radiovågorna roteras när man ser över strålens bredd. Den lutningen visade sig i VLBA-observationerna. Men med ett vridet magnetfält bör procentandelen av vågorna som är lika inriktade eller polariserade vara som störst vid centrum av strålen och minska stadigt mot kanterna. Istället visade observationerna andelen polarisering som ökade mot kanterna.
Det betyder, säger astronomerna, att det antingen är något fel med den vridna magnetfältmodellen eller dess effekter tvättas ut genom interaktioner mellan strålen och det interstellära mediet som den borrar igenom. ”Hur som helst måste teoretikerna komma till arbetet för att ta reda på hur detta kan hända,” sade Zavala.
När Blandford meddelades om de nya resultaten, sade Blandford, "dessa iakttagelser är tillräckligt bra för att garantera en vidareutveckling av teorin."
3C 273 är en av de mest berömda kvasarerna inom astronomi och var den första som erkändes som ett mycket avlägset objekt 1963. Caltech-astronom Maarten Schmidt arbetade på en kort vetenskaplig artikel om 3C273 på eftermiddagen den 5 februari det året då han plötsligt kände igen ett mönster i objektets synliga ljusspektrum som möjliggjorde en omedelbar beräkning av dess avstånd. Han skrev senare att "Jag blev bedövad av denna utveckling ..." Bara några minuter senare, sa han, träffade han sin kollega Jesse Greenstein, som studerade en annan kvasar, i en hall. Inom några minuter fann de att den andra också var ganska avlägsen. 3C 273 är ungefär två miljarder ljusår från Jorden i konstellationen Jungfrun och är synlig i måttligt stora amatörteleskop.
VLBA är ett system med tio radioteleskopantenner, var och en med en skål 25 meter (82 fot) i diameter och väger 240 ton. Från Mauna Kea på den stora ön Hawaii till St. Croix i de amerikanska Jungfruöarna, sträcker sig VLBA mer än 5 000 mil, vilket ger astronomer den skarpaste visionen för ett teleskop på jorden eller i rymden. VLBA tillägnad 1993 och har en förmåga att se fina detaljer motsvarande att kunna stå i New York och läsa en tidning i Los Angeles.
"VLBA: s extremt vassa radiovision var absolut nödvändig för att göra detta arbete," förklarade Zavala. "Vi använde de högsta radiofrekvenserna där vi kunde upptäcka 3C273: s jet för att maximera detaljerna vi kunde få, och denna ansträngning lönade sig med stor vetenskap," tillade han.
National Radio Astronomy Observatory är en anläggning från National Science Foundation, som drivs under samarbetsavtal av Associated Universities, Inc.
Originalkälla: NRAO-nyhetsmeddelande
