Вчені розкрили нові деталі плазмового струменя з 3C 279, блазара з надмасивною чорною дірою в ядрі.
Використовуючи мережу радіотелескопів на Землі і в космосі, астрономи отримали найдокладніше зображення джета плазми з надмасивної чорної діри. Він рухається майже зі швидкістю світла і демонструє складні звивисті візерунки поблизу джерела. Ці закономірності кидають виклик стандартній теорії. Вчені використовували її протягом 40 років, щоб пояснити, як ці джети формуються і змінюються з плином часу.
Блазари — найяскравіші і потужні джерела електромагнітного випромінювання в космосі. Вони являють собою підклас активних галактичних ядер, що включає галактики з центральною надмасивною чорною дірою, акредитуюча речовину з навколишнього диска. Близько 10% активних галактичних ядер, що класифікуються як квазари, виробляють релятивістські плазмові струмені або джети.
Блазари належать до невеликої частини квазарів, у яких теж є ці струмені, спрямовані майже прямо на спостерігача. Нещодавно група дослідників, включаючи вчених з Інституту радіоастрономії Макса Планка (MPIfR) в Бонні, Німеччина, отримала зображення з безпрецедентним кутовим розрішенням внутрішньої області джета, який «вилітає» з блазару 3C 279 з надмасивної чорною дірою в ядрі.
Астрономи виявили дивовижно правильні спіральні волокна, які вимагають перегляду теоретичних моделей, що використовуються досі для пояснення процесів утворення джетів в активних галактиках. Також вчені з’ясували, що у джета є як мінімум дві скручені нитки плазми, що тягнуться на відстань понад 570 світлових років від центру.
Струмені плазми, які виходять від блазарів, не зовсім прямі і однорідні. Вони відрізняються несподіваними поворотами, які показують, як на плазму впливають сили навколо чорної діри. Астрономи, які вивчали ці завихрення (або спіральні нитки) в 3C 279, виявили, що вони викликані нестабільностями, які розвиваються в струменевій плазмі.
Ниткоподібна структура джета в 3C 279, виявлена проектом RadioAstron. а: Інтенсивне (зліва) і лінійно поляризоване (праворуч) зображення джета, отримане 10 березня 2014 р. Хоча обидва зображення показують яскравості температуру (колірна шкала), зображення праворуч також показує відновлені кути положення електричного вектора, накладені у вигляді рисок. Їх довжина і колір пропорційні рівню лінійно-поляризованої інтенсивності і дробової поляризації відповідно. b: Зображення телескопа EHT, отримане в квітні 2017 року. c: 7-міліметрове зображення програми VLBA-BU-BLAZAR, отримане 25 лютого 2014 року. джерело: Nature
Також в процесі вони зрозуміли, що нове зображення кидає виклик сучасній фізиці. Стара теорія, яку вчені використовують вже 40 років, щоб пояснити зміна структури джетів з плином часу, більше не працює.
Отже, необхідні нові теоретичні моделі, які пояснять, як такі спіральні нитки формуються і розвиваються так близько до джерела струменя. Це не тільки серйозний виклик, але і прекрасна можливість дізнатися більше про ці дивовижні космічні явища.
Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.