Některé z nejjasnějších objektů ve vesmíru jsou kvazary. Namísto černých děr spotřebovávajících hmotu by mohly existovat objekty se silnými magnetickými poli, které fungují jako vrtule a dusí hmotu zpět do galaxie.
Ve vzdáleném, mladém vesmíru, kvasary svítí s brilancí nesrovnatelnou s čímkoli v místním vesmíru. Ačkoli se zdá, že jsou v optických dalekohledech podobné hvězdám, jsou kvasary ve skutečnosti jasnými středy galaxií, které se nacházejí miliardy světelných let od Země.
Kypící jádro kvazaru je v současné době znázorněno tak, že obsahuje disk horkého plynu spirálovitý do černé supermasivní díry. Část tohoto plynu je násilně vypuzována ven ve dvou protilehlých tryskách téměř rychlostí světla. Teoretici se snaží pochopit fyziku akrečního disku a trysek, zatímco pozorovatelé se snaží nahlédnout do srdce kvasaru. Centrální „motor“ pohánějící trysky je obtížné studovat teleskopicky, protože region je tak kompaktní a pozorovatelé Země jsou tak daleko.
Astronom Rudy Schild z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA) a jeho kolegové studovali kvasar známý jako Q0957 + 561, který se nachází asi 9 miliard světelných let od Země ve směru souhvězdí Ursa Major, poblíž Velkého vozu. Tento kvaz drží centrální kompaktní objekt obsahující tolik hmoty, jako jsou 3 až 4 miliardy Sluncí. Většina z nich by tento objekt považovala za „černou díru“, ale Schildův výzkum naznačuje něco jiného.
"Tento objekt nenazýváme černou dírou, protože jsme našli důkaz, že obsahuje interně ukotvené magnetické pole, které proniká přímo přes povrch zhrouceného centrálního objektu a které interaguje s prostředím kvazaru," komentoval Schild.
Vědci si vybrali Q0957 + 561 pro spojení s přírodní kosmickou čočkou. Gravitace blízké galaxie ohýbá prostor, vytváří dva obrazy vzdáleného kvasaru a zvětšuje jeho světlo. Hvězdy a planety v blízké galaxii také ovlivňují světlo kvasaru, což způsobuje malé kolísání jasu (v procesu zvaném „mikrolensing“), když se unášejí do zorného pole mezi Zemí a kvasarem.
Schild monitoroval jas kvasaru po dobu 20 let a vedl mezinárodní konsorcium pozorovatelů provozujících 14 dalekohledů, aby udržoval objekt v kritických dobách pod stálými nepřetržitými hodinami.
"Díky mikrolensingu můžeme z této takzvané" černé díry "dvě třetiny cesty k okraji viditelného vesmíru rozeznat více detailů než od černé díry ve středu Mléčné dráhy," řekl Schild.
Pečlivou analýzou tým škádlil podrobnosti o jádru kvasaru. Například jejich výpočty určovaly místo, kde se trysky vytvářejí.
"Jak a kde se tyto trysky vytvářejí?" Ani po 60 letech rádiových pozorování jsme neměli žádnou odpověď. Nyní jsou důkazy a my víme, “řekl Schild.
Schild a jeho kolegové zjistili, že trysky se objevují ve dvou regionech o velikosti 1 000 astronomických jednotek (asi 25krát větší než vzdálenost Pluto-Sun) umístěných 8 000 astronomických jednotek přímo nad póly centrálního kompaktního objektu. (Astronomická jednotka je definována jako průměrná vzdálenost od Země ke Slunci, nebo 93 miliónů mil.) Toto umístění by se však očekávalo pouze tehdy, kdyby trysky byly poháněny znovuzapojením čar magnetického pole, které byly ukotveny k rotujícímu supermasivnímu kompaktnímu objektu. v kvazaru. Interakcí s okolním akrečním diskem se takové spinningové magnetické siločáry cívky navíjí, navíjejí pevněji a pevněji, dokud se výbušně nespojí, znovu se nerozpojí a nerozbijí a uvolní obrovské množství energie, které pohánějí trysky.
"Zdá se, že tomuto kvasaru dynamicky dominuje magnetické pole interně ukotvené k jeho centrálnímu rotujícímu supermasivnímu kompaktnímu objektu," uvedl Schild.
Další důkazy o důležitosti vnitřně zakotveného magnetického pole kvazaru se nacházejí v okolních strukturách. Například se zdá, že vnitřní oblast, která je nejblíže kvazaru, byla smetena z materiálu. Vnitřní okraj akrečního disku, který se nachází asi 2 000 astronomických jednotek od centrálního kompaktního objektu, se zahřívá na žhavení a jasně září. Oba efekty jsou fyzické podpisy vířícího se vnitřního magnetického pole taženého rotací centrálního kompaktního objektu - jev nazývaný „magnetický efekt vrtule“.
Pozorování také naznačují přítomnost širokého kónického výtoku z akrečního disku. Tam, kde je osvětlen centrální kvaz, svítí kruhový obrys známý jako struktura Elvisa po Schildově kolegovi CfA Martinovi Elvisovi, který svou existenci teoretizoval. Překvapivě velké pozorované úhlové otevření výtoku lze nejlépe vysvětlit vlivem vnitřního magnetického pole obsaženého v centrálním kompaktním objektu v tomto kvazaru.
Ve světle těchto pozorování, Schild a jeho kolegové, Darryl Leiter (Marwood Astrophysics Research Center) a Stanley Robertson (Southwestern Oklahoma State University), navrhli kontroverzní teorii, že magnetické pole je vlastní centrálnímu, superhmotnému kompaktnímu objektu, spíše než být součástí akrečního disku, jak si myslela většina vědců. Pokud bude tato teorie potvrzena, povede to k revolučnímu novému obrazu struktury kvazaru.
"Naše zjištění zpochybňuje akceptovaný pohled na černé díry," řekl Leiter. „Navrhli jsme jim dokonce nový název - Magnetospheric Eternally Collapsing Objects, nebo MECO,“ varianta jména, kterou poprvé vytvořil indický astrofyzik Abhas Mitra v roce 1998. „Astrofyzici před 50 lety neměli přístup k modernímu porozumění kvantové elektrodynamiky, která stojí za našimi novými řešeními Einsteinových původních rovnic relativity. “
Tento výzkum naznačuje, že vedle své hmoty a rotace může mít centrální kompaktní objekt kvazaru fyzikální vlastnosti spíše jako vysoce redshifted, spinning magnetický dipól než jako černá díra. Z tohoto důvodu většina blížících se věcí nezmizí navždy, ale místo toho pociťuje motorická rotující magnetická pole a dostane se zpět zpět. Podle této teorie nemá MECO horizont událostí, takže jakákoli látka, která je schopna se dostat pomocí magnetické vrtule, se postupně zpomaluje a zastavuje na vysoce červeném povrchu MECO, jen slabý signál spojující záření z této hmoty vzdálenému pozorovateli. Tento signál je velmi obtížné pozorovat a nebyl detekován z Q0957 + 561.
Tento výzkum byl publikován v červenci 2006 v Astronomickém věstníku a je k dispozici online na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505518.
Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku (CfA) se sídlem v Cambridge, Massachusetts, je společnou spoluprací mezi Smithsonianskou astrofyzikální observatoří a Harvard College Observatory. Vědci CfA, organizovaní do šesti výzkumných divizí, studují původ, vývoj a konečný osud vesmíru.
Původní zdroj: CfA News Release
