Onderzoekers uit Rusland, Duitsland, Finland en de VS hebben meer dan 300 quasars bestudeerd:draaiende zwarte gaten die plasmabundels produceren. Het team heeft ontdekt dat de vorm van deze zogenaamde astrofysische jets op enige afstand van het zwarte gat verandert van parabolisch in conisch, doet denken aan de iconische flared jeans uit de jaren '70. Door deze 'kosmische broek' effectief te meten, "De onderzoekers willen de werking interpreteren van de centrale motor die materie versnelt tot bijna de lichtsnelheid in de centra van afgelegen actieve sterrenstelsels. De studie wordt gerapporteerd in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

Bakens van het universum

Quasars behoren tot de helderste objecten in het universum, ondanks dat het miljarden lichtjaren verwijderd is van de aarde. Ze worden soms bakens genoemd, en wat ze ons helpen navigeren is niet alleen het verre kosmische verleden en de ingewikkelde structuur van het universum, maar onze eigen planeet, te. Omdat ze zo afgelegen zijn, quasars kunnen worden gebruikt als stabiele referentiepunten aan de hemel voor het meten van de rotatie van de aarde en de coördinaten van objecten op het oppervlak van de planeet. Dit principe ligt ten grondslag aan GPS, GLONASS, en andere positioneringssystemen.

Een quasar is zo helder dat hij van een enorme afstand kan worden waargenomen. Getoond in figuur 1, het herbergt een ronddraaiend superzwaar zwart gat dat tot enkele miljarden keer zoveel weegt als onze zon. Materie rond het zwarte gat valt erop, een magnetisch veld dragen. De veldlijnen zijn verwant aan draden waaraan geladen deeltjes als kralen zijn geregen. Figuur 2 illustreert dat terwijl de magnetische veldlijnen roteren, plasma versnelt tot bijna de lichtsnelheid. De resulterende uitstromen worden astrofysische jets genoemd, en het is vanwege hen dat quasars zulke oogverblindende objecten zijn.

Naar de hemel reiken

Astronomen hebben eerder gedacht dat bijna elke jet de vorm heeft van een smalle kegel, zijwaarts uitzetten nadat het het gebied van het zwarte gat verlaat.

Na twee decennia lang honderden quasars te hebben geobserveerd via een netwerk van radiotelescopen verspreid over de hele wereld, de auteurs van de nieuwe studie hebben deze veronderstelling in twijfel getrokken. Ze maakten beelden van meer dan 300 quasar-jets die werden gecontroleerd door het MOJAVE-programma en voerden een geautomatiseerde analyse van hun vormen uit. Als resultaat, het team ontdekte 10 quasars met paraboolvormige jets die in kegels evolueerden. Deze transformatie kon worden waargenomen vanwege de relatieve nabijheid van de betrokken quasars:elk van de 10 bleek "slechts" miljoenen lichtjaren verwijderd te zijn. Het "bootleg-affakkelen" vond plaats op een afstand van ongeveer enkele tientallen lichtjaren van het zwarte gat.

"Het mechanisme achter de vorming en versnelling van jets in afgelegen actieve sterrenstelsels is tot nu toe niet volledig begrepen, toch is het cruciaal dat we erachter komen hoe deze kosmische versnellers werken, " zei professor Yuri Kovalev van het Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT) en het Lebedev Physical Institute van de Russische Academie van Wetenschappen.

"Het gebied waar de straaljagers vandaan komen is moeilijk te onderscheiden. Het is erg compact, en de afstand tot deze objecten is zo groot dat alles in elkaar vervaagt. Dus hoewel er meerdere theoretische modellen beschikbaar waren, er waren geen observatiegegevens om ze tegen te testen. Onze studie is de eerste die de gedetailleerde geometrie van jets rapporteert op basis van observaties van grote aantallen quasars, ’ voegde de astrofysicus eraan toe.

Het ongeziene begrijpen

De geometrie van de jet is het resultaat van een ingewikkeld samenspel tussen de interne en externe krachten, het magnetische veld, het plasma, en het interstellaire gas. De astrofysici hebben een elegante manier gevonden om deze factoren te verklaren. Een centrale motor bestaande uit een ronddraaiend zwart gat en een magnetisch veld zorgt voor een beperkte stroomvoorziening en kan deeltjes niet oneindig naar steeds hogere snelheden duwen. net als een raketmotor. Het was al eerder bekend dat plasma slechts tot een bepaald punt gemakkelijk versnelt. Daarna is de acceleratie zo traag dat hij effectief stopt. Het is op dit punt dat de broek uitloopt.

"Eerdere studies wezen op de verschuiving in de vorm van de quasarstraal die in een paar sterrenstelsels werd waargenomen. ze trokken niet de conclusie dat het eerder een eigenschap was van alle quasars dan van de afzonderlijke objecten. We hebben dit effect vastgelegd op de interne kenmerken van jets, en die uitleg bleek netjes en intuïtief te zijn, " zei Dr. Elena Nokhrina van MIPT.

Wetenschappers hebben nu een nieuwe manier om de snelheid van de rotatie van een zwart gat te evalueren en het mechanisme achter de vorming van de ongelooflijk gefocuste en snelle plasmastralen in quasars te begrijpen. die zo helder zijn dat ze op miljarden lichtjaren afstand zichtbaar zijn.