Å gjøre en ekstra innsats for å avbilde en svak, gigantisk korketrekker som ble sporet av raske protoner og elektroner som ble skutt ut fra en mystisk mikroquasar, betalte seg for et par astrofysikere som fikk ny innsikt i dyrets indre virke og også løste en langvarig tvist om gjenstandens avstand.
Astrofysikerne brukte National Science Foundation's Very Large Array (VLA) radioteleskop for å fange opp de svakeste detaljene som ennå er sett i plasmadysene som kom ut fra mikroquasar SS 433, et objekt som en gang ble kalt "århundrets gåte." Som et resultat har de endret forskernes forståelse av jetflyene og avgjort kontroversen om dens avstand "over all rimelig tvil," sa de.
SS 433 er en nøytronstjerne eller svart hull som går i bane av en "normal" følgesvennstjerne. Den kraftige tyngdekraften til nøytronstjernen eller det svarte hullet trekker materiale fra stjernens vind av følgesvennen inn i en aksjonsskive av materiale som tett kretser rundt den tette sentrale gjenstanden før den dras på den. Denne disken driver frem jetfly med raske protoner og elektroner utover fra polene med omtrent en fjerdedel av lysets hastighet. Disken i SS 433 vingler som en barns topp, og får dens jetfly til å spore en korketrekker på himmelen hver 162 dag.
Den nye VLA-studien indikerer at hastigheten til de utkastede partiklene varierer over tid, i motsetning til den tradisjonelle modellen for SS 433.
"Vi fant ut at den faktiske hastigheten varierer mellom 24 prosent og 28 prosent av lyshastigheten, i motsetning til å holde seg konstant," sa Katherine Blundell, University of Oxford i Storbritannia. "Utrolig nok endrer jetflyene i begge retninger hastighetene samtidig, og produserer identiske hastigheter i begge retninger til enhver tid," la Blundell til. Blundell jobbet med Michael Bowler, også fra Oxford. Forskernes funn er akseptert av Astrophysical Journal Letters.
Det nye VLA-bildet viser to hele svinger av dysenes korketrekker på begge sider av kjernen. Analyse av bildet viste at hvis materiale kom fra kjernen med konstant hastighet, ville jetbanene ikke samsvare nøyaktig med detaljene i bildet.
"Ved å simulere utstøtninger i forskjellige hastigheter, var vi i stand til å produsere en nøyaktig samsvar med den observerte strukturen," forklarte Blundell. Forskerne gjorde først sin kamp mot en av jetflyene. "Vi var da lamslåste over å se at de forskjellige hastighetene som stemte overens med strukturen til den ene jet, nøyaktig gjengav den andre jetens vei," sa Blundell. Ved å samsvare med hastighetene i de to jetflyene gjengav den observerte strukturen til og med muliggjør det faktum at fordi en jet beveger seg mer bort fra oss enn den andre, tar det lys lengre tid å nå oss fra den, la hun til.
Astrofysikerne spekulerer i at endringene i utkastingshastighet kan være forårsaket av endringer i hastigheten som materialet blir overført fra ledsagerstjernen til påskillingsdisken.
Det detaljerte nye VLA-bildet lot også astrofysikerne bestemme at SS 433 er nesten 18.000 lysår fjern fra Jorden. Tidligere estimater hadde objektet i stjernebildet Aquila, så nær som 10.000 lysår. En nøyaktig avstand, sa forskerne, lar dem nå bestemme alderen på skallet av rusk som er blåst ut av supernovaeksplosjonen som skapte den tette, kompakte gjenstanden i mikroquasaren. Når de kjenner avstanden nøyaktig, kan de også måle den faktiske lysstyrken til mikroquasar-komponentene, og dette, sa de, forbedrer deres forståelse av de fysiske prosessene som fungerer i systemet.
Gjennombruddbildet ble laget med 10 timers observasjonstid med VLA i en konfigurasjon som maksimerer VLAs evne til å se fine detaljer. Det representerer den lengste "tidseksponeringen" av SS 433 ved radiobølgelengder, og viser dermed de svakeste detaljene. Det representerer også det beste slikt bilde som kan gjøres med dagens teknologi. Fordi jetflyene i SS 433 er i bevegelse, vil bildet bli "smurt" i en lengre observasjon. For å se enda svakere detaljer i jetflyene, må astrofysikerne vente på den større følsomheten til det utvidede VLA, som vil bli tilgjengelig om noen år.
SS 433 var det første eksempelet på det som nå kalles mikrokvaser, binære systemer med enten en nøytronstjerne eller svart hull i bane av en annen stjerne, og som sender ut stråler av materiale i høye hastigheter. Det merkelige stjernesystemet fikk rikelig medieomtale på slutten av 1970-tallet og begynnelsen av 1980-tallet. En Sky & Telescope-artikkel fra 1981 hadde tittelen “SS 433 - Enigma of the Century.”
Fordi mikroquasars i vår egen Melkeveis Galaxy antas å produsere sine høyhastighetsstråler av materiale gjennom prosesser som ligner de som produserer jetfly fra kjernene i galakser, fungerer de nærliggende mikroquasarsene som et praktisk "laboratorium" for å studere fysikken til jetfly. Mikroquasars er nærmere og viser forandringer raskere enn deres større kusiner.
Katherine Blundell er en University Research Fellow finansiert av Storbritannias Royal Society.
National Radio Astronomy Observatory er et anlegg fra National Science Foundation, som drives under samarbeidsavtale av Associated Universities, Inc.
Originalkilde: NRAO News Release
