Астрономи зробили приголомшливий знімок складного магнітного поля велетенського енергетичного струменя, який прозвали «Оком Саурона». Це космічне «око» пильно дивиться прямо на нас з глибин космосу. Цей неймовірний образ, на створення якого пішло понад 15 років, також проливає світло на таємниче походження нейтрино – частинок-примар, що надзвичайно рідко взаємодіють з іншою матерією.
Джерелом цього пильного космічного ока є блазар під назвою PKS 1424+240, розташований за мільярди світлових років від Землі. Блазар — це своєрідний квазар, тобто надмасивна чорна діра в центрі далекої галактики, яка випускає в космос гігантські та надпотужні струмені енергії. Ці струмені рухаються майже зі швидкістю світла та містять одну з найвищих концентрацій високоенергетичних гамма-променів та рентгенівських променів у всьому Всесвіті.
Блазари є унікальними, оскільки їхні енергетичні струмені майже ідеально вирівняні з Землею. Це означає, що їхнє випромінювання б’є по нашій планеті «лоб у лоб», змушуючи їх здаватися нам набагато яскравішими, ніж більшість квазарів, і часто вони навіть затьмарюють свої галактики-господарки. На цьому фото дослідники зазирнули крізь один із «струменевих конусів» PKS 1424+240, використовуючи радіохвилі, що дозволило їм візуалізувати магнітні поля всередині енергетичного променя.
PKS 1424+240 вперше було виявлено як радіоджерело у 1970-х роках, а пізніше, у 1988 році, ідентифіковано як блазар. Подальші дослідження виявили, що гігантські енергетичні струмені чорної діри спрямовані майже прямо на нас під кутом менше 0,6 градуса. Проте дотепер вчені не могли відобразити ці енергетичні промені.
У новому дослідженні, опублікованому 12 серпня в журналі «Astronomy and Astrophysics», дослідники представили перше чітке зображення PKS 1424+240. Його було створено шляхом об’єднання даних, зібраних за 15 років, за допомогою Антенної системи дуже довгої бази (VLBA) Національної радіоастрономічної обсерваторії. Ця система поєднує спостережні можливості 10 радіотарілок, розташованих у різних штатах та територіях США.
«Коли ми відтворили зображення, воно виглядало абсолютно приголомшливо, — зазначив провідний автор дослідження Юрій Ковальов, астроном з Інституту радіоастрономії імені Макса Планка в Бонні, Німеччина. — Ми ніколи не бачили нічого подібного — майже ідеальне тороїдальне магнітне поле зі струменем, спрямованим прямо на нас».
Нове зображення стало можливим лише завдяки майже ідеальному вирівнюванню струменя з Землею, що підсилює його високоенергетичне випромінювання завдяки ефектам спеціальної теорії відносності Ейнштейна — теорії, згідно з якою швидкість об’єкта є відносною до спостерігача. За оцінками дослідників, це робить струмінь приблизно у 30 разів яскравішим, ніж він був би в іншому випадку.
Дослідники назвали нове зображення «Оком Саурона» через його схожість із символом темного володаря з серії «Володар перснів» Дж. Р. Р. Толкіна. Це не перший раз, коли вчені називають відкриття на честь цієї вигаданої сутності: останніми роками гігантський підводний вулкан в Індійському океані та новий вид піраньї в річці Амазонці також були названі на честь Ока Саурона.
Розуміння «частинок-примар»
Блазар PKS 1424+240 «довгий час спантеличував астрономів», оскільки він є найяскравішим відомим блазаром, що випромінює нейтрино, як зазначили дослідники у заяві.
Нейтрино, також відомі як «частинки-примари», — це надшвидкісні, високоенергетичні субатомні частинки, які рідко взаємодіють зі звичайною матерією. Вони є одними з найпоширеніших частинок у Всесвіті, і фахівці припускають, що трильйони цих фантомних частинок пронизують наші тіла кожну секунду.
Однак, попри те, що нейтрино іноді вдається виявити за допомогою гігантських підводних детекторів та всередині прискорювачів частинок на Землі, ці частинки досі оповиті таємницею, а це означає, що вченим доводиться шукати підказки щодо їхньої природи в космосі.
Візуалізація магнітного поля, що контролює струмінь, допомогла дослідникам зазирнути в «серце» PKS 1424+240, і тепер вони вважають, що власне магнітне поле блазара прискорює протони до таких високих швидкостей, що вони перетворюються на нейтрино, як повідомляє споріднений сайт Live Science, Space.com.
Проте, ймовірно, знадобляться додаткові спостереження подібних струменів, щоб розгадати механізм цього явища.
Довідкова інформація
*
PKS 1424+240: Це надмасивна чорна діра в центрі далекої галактики, що належить до класу блазарів. Вона відома своїми потужними енергетичними струменями, спрямованими майже безпосередньо на Землю.
*
Блазар: Активне галактичне ядро, різновид квазара, що характеризується винятково яскравим випромінюванням по всьому електромагнітному спектру. Його струмінь високоенергетичних частинок спрямований майже прямо до спостерігача на Землі, що робить його одним із найяскравіших об’єктів у Всесвіті.
*
Квазар: Скорочення від “quasi-stellar radio source” (квазі-зоряне радіоджерело). Це дуже яскраве активне галактичне ядро, що живиться надмасивною чорною дірою. Квазари є одними з найвіддаленіших і найпотужніших відомих об’єктів у Всесвіті.
*
Гамма-промені та рентгенівські промені: Види електромагнітного випромінювання з дуже високою енергією та короткою довжиною хвилі. Вони є частиною електромагнітного спектру і виникають у найбільш екстремальних космічних явищах, таких як блазари та чорні діри.
*
Спеціальна теорія відносності Ейнштейна: Одна з двох основних теорій, розроблених Альбертом Ейнштейном на початку 20 століття. Вона описує взаємозв’язок між простором і часом для об’єктів, що рухаються з постійною швидкістю. Один із її наслідків полягає в тому, що швидкість світла у вакуумі є сталою для всіх інерційних спостерігачів, а спостережувані властивості об’єкта (як-от яскравість) можуть змінюватися залежно від відносної швидкості спостерігача.
*
«Око Саурона»: Символ темного володаря Саурона з епічної фентезійної серії Дж. Р. Р. Толкіна «Володар перснів». У творі це вогняне, безтілесне око є уособленням Саурона та його всепроникної волі. В астрономії цей термін іноді використовується для візуально схожих об’єктів.
*
Нейтрино: Елементарні субатомні частинки, які не мають електричного заряду і мають дуже малу масу. Вони взаємодіють з матерією лише через слабку ядерну силу та гравітацію, тому їх часто називають «частинками-примарами», оскільки вони проходять крізь більшість речовин майже без взаємодії.
*
Антенна система дуже довгої бази (Very Long Baseline Array, VLBA): Система з десяти радіотелескопів, що належить Національній радіоастрономічній обсерваторії (NRAO) США. Телескопи розташовані по всій території Сполучених Штатів та їхніх володінь, від Гаваїв до Віргінських островів, і працюють як єдиний гігантський телескоп, використовуючи метод інтерферометрії дуже довгої бази для досягнення надзвичайно високої роздільної здатності.
*
Юрій Ковальов: Визначний астроном, який працює в Інституті радіоастрономії імені Макса Планка (Max Planck Institute for Radio Astronomy) в Бонні, Німеччина. Він є провідним дослідником у галузі вивчення блазарів та астрофізичних струменів.
