VLBA-bilde av quasar 3C 273, med den lange strålen som sprenges ut. Bildekreditt: NRAO. Klikk for å forstørre.
Da et par forskere siktet National Science Foundation 's Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskop mot en berømt kvasar, søkte de bevis for å støtte en populær teori for hvorfor de super raske partiklene som strømmer fra kvasarer er begrenset til smale bekker. I stedet fikk de en overraskelse at "kan sende teoretikerne tilbake til tegnebrettene," ifølge en av astronomene.
"Vi fant bevisene vi lette etter, men vi fant også et ekstra bevis som ser ut til å motsi det," sa Robert Zavala, en astronom ved U.S. Naval Observatory's Flagstaff, Arizona, stasjon. Zavala og Greg Taylor, fra National Radio Astronomy Observatory og Kavli Institute of Particle Astrophysics and Cosmology, presenterte funnene sine for American Astronomical Society's møte i Minneapolis, Minnesota.
Kvasarer er generelt antatt å være supermassive sorte hull ved kjernene til galakser, det sorte hullet omgitt av en spinnende plate av materiale som blir trukket ubønnhørlig inn i det sorte hullets gravitasjonsmugg. Gjennom prosesser som fremdeles ikke er godt forstått, blir kraftige partikler jet fremdrevet utover med hastigheter nesten som for lys. En populær teoretisk modell sier at magnetfeltlinjer i spinnedisken er vridd tett sammen og begrenser de raskt bevegelige partiklene til smale “jetfly” som strømmer fra polene på disken.
I 1993 antydet Stanford University og Kavli Institute astrofysiker Roger Blandford at et slikt vridd magnetfelt ville gi et tydelig mønster i innretningen, eller polarisasjonen, av radiobølger som kommer fra jetflyene. Zavala og Taylor brukte VLBA, som var i stand til å produsere de mest detaljerte bildene av ethvert teleskop i astronomi, for å søke bevis for Blandfords forutsagte mønster i en kjent kvasar kalt 3C 273.
”Vi så nøyaktig hva Blandford spådde, og støttet ideen om et vrengt magnetfelt. Imidlertid så vi også et annet mønster som ikke er forklart av et slikt felt, ”sa Zavala.
Teknisk sett skal det tvinnede magnetfeltet forårsake en jevn forandring eller gradient i mengden som innretningen (polarisasjonen) av radiobølgene roteres når man ser på bredden av strålen. Den gradienten dukket opp i VLBA-observasjonene. Imidlertid, med et tvunnet magnetfelt, bør prosentandelen av bølgene som er på linje på linje, eller polarisert, være på sitt størst i sentrum av strålen og avta jevnt mot kantene. I stedet viste observasjonene prosentandelen av polarisering øker mot kantene.
Det betyr, sier astronomene, at det enten er noe galt med den vridde magnetfeltmodellen, eller effekten av den blir skylt ut av samspill mellom strålen og det interstellare mediet som den borer gjennom. "Uansett må teoretikerne komme på jobb for å finne ut hvordan dette kan skje," sa Zavala.
Blandford fikk beskjed om de nye resultatene, "disse observasjonene er gode nok til å rettferdiggjøre en videre utvikling av teorien."
3C 273 er en av de mest kjente kvasarene innen astronomi, og var den første som ble anerkjent som et veldig fjernt objekt i 1963. Caltech-astronom Maarten Schmidt jobbet med en kort vitenskapelig artikkel om 3C273 på ettermiddagen 5. februar det året da han plutselig kjente igjen et mønster i objektets synlige lysspekter som tillot en umiddelbar beregning av avstanden. Han skrev senere at "Jeg ble lamslått av denne utviklingen ..." Bare noen minutter senere, sa han, møtte han kollegaen Jesse Greenstein, som studerte en annen kvasar, i en gang. I løpet av noen få minutter fant de ut at den andre også var ganske fjern. 3C 273 er omtrent to milliarder lysår fra Jorden i stjernebildet Jomfruen, og er synlig i moderat størrelse amatørteleskoper.
VLBA er et system med ti radioteleskopantenner, hver med en skål på 25 meter (82 fot) i diameter og veier 240 tonn. Fra Mauna Kea på Big Island of Hawaii til St. Croix i de amerikanske jomfruøyene, spenner VLBA mer enn 5000 miles, og gir astronomer den skarpeste visjonen om et teleskop på jorden eller i verdensrommet. VLBA ble dedikert i 1993, og har en evne til å se fine detaljer som tilsvarer det å kunne stå i New York og lese en avis i Los Angeles.
"Den ekstremt skarpe radiovisjonen til VLBA var helt nødvendig for å utføre dette arbeidet," forklarte Zavala. "Vi brukte de høyeste radiofrekvensene som vi kunne oppdage 3C273s jet for å maksimere detaljene vi kunne få, og denne innsatsen lønnet seg med stor vitenskap," la han til.
National Radio Astronomy Observatory er et anlegg fra National Science Foundation, som drives under samarbeidsavtale av Associated Universities, Inc.
Originalkilde: NRAO News Release
