Αστροφυσικοί διερευνούν ένα blazar

Πηγή: PhysOrg, 18 Μαρτίου 2009

Μια διεθνής ομάδα αστροφυσικών με τη βοήθεια επίγειων και διαστημικών τηλεσκοπίων αποκάλυψαν εκπληκτικές αλλαγές στην ακτινοβολία που εκπέμπεται από ένα ενεργό γαλαξία. Η εικόνα που προκύπτει από αυτές τις πρώτες και ταυτόχρονες παρατηρήσεις στα οπτικά μήκη κύματος, ακτίνες Χ και ακτίνες - γ από τα νέα τηλεσκόπια ακτίνων γάμμα, είναι πολύ πιο περίπλοκη από ό,τι ανέμεναν οι επιστήμονες και είναι μια πρόκληση για τις τρέχουσες θεωρίες για το πώς δημιουργείται η ακτινοβολία.

Στην καρδιά ενός ενεργού γαλαξία, η ύλη που πέφτει σε μια κολοσσιαία μαύρη τρύπα δημιουργεί πίδακες σωματιδίων που ταξιδεύουν κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Για μια κατηγορία ενεργών γαλαξιών, που ονομάζονται blazars, ένας από αυτούς τους πίδακες βλέπει κατευθείαν προς τη Γη. 

Ο γαλαξίας PKS 2155-304 είναι ένα είδος αντικειμένου που είναι γνωστό ως "blazar". Όπως πολλοί ενεργοί γαλαξίες έτσι και ένα blazar εκπέμπει δύο πίδακες σωματιδίων προς αντίθετες κατευθύνσεις,  που ταξιδεύουν κοντά στην ταχύτητα του φωτός καθώς η ύλη πέφτει μέσα σε μια κεντρική κολοσσιαία μαύρη τρύπα. Αυτή η διαδικασία δεν έχει μέχρι τώρα γίνει πλήρως κατανοητή. Στην περίπτωση των blazars, ο γαλαξίας είναι προσανατολισμένος κατά τρόπο ώστε να βλέπουμε κατευθείαν τον πίδακα.

Ο PKS 2155-304 βρίσκεται 1,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά στο νότιο αστερισμό Piscis Austrinus και συνήθως εκεί είναι ανιχνεύσιμη μια εξασθενημένη πηγή ακτίνων-γ. Αλλά όταν οι πίδακες υφίσταται ένα μεγάλο ξέσπασμα, όπως έγινε το 2006, ο γαλαξίας μπορεί να γίνει η λαμπρότερη πηγή στον ουρανό σε ακτίνες-γ πολύ υψηλής ενέργειας, που μπορούν οι επιστήμονες να εντοπίσουν - μέχρι και 50 τρισεκατομμύρια φορές την ενέργεια του ορατού φωτός.

Από αυτή την πηγή των ακτίνων γάμμα έρχονται ακτινοβολίες στο πάνω μέρος της γήινης ατμόσφαιρας. Η ατμοσφαιρική απορρόφηση δε μίας από αυτές τις ακτίνες γάμμα δημιουργεί ένα πίδακα βραχύβιων υποατομικών σωματιδίων. Καθώς αυτά τα βραχύβια σωματίδια διέρχονται βιαστικά μέσω της ατμόσφαιρας, δημιουργούν ένα εξασθενημένο φλας από μπλε φως. Το High Energy Stereoscopic System (HESS), μια σειρά από τηλεσκόπια που βρίσκονται στη Ναμίμπια, συνέλαβαν αυτά τα φλας από τον PKS 2155-304.

Ακτίνες γάμμα σε χαμηλότερες ενέργειας έχουν εντοπιστεί άμεσα από το Large Area Telescope (LAT) που βρίσκεται πάνω στο διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων-γ της NASA Fermi. "Η εκτόξευση του Fermi μας δίνει την ευκαιρία να μετρήσουμε αυτόν τον ισχυρό γαλαξία σε πολλά μήκη κύματος για πρώτη φορά", λέει ο Werner Hofmann, εκπρόσωπος της ομάδας HESS του Ινστιτούτου Max-Planck στη Χαϊδελβέργη.

Εκτός του Fermi η ομάδα χρησιμοποιεί και άλλα διαστημικά τηλεσκόπια, όπως είναι το Swift και το Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), για να πάρει δεδομένα του γαλαξία σε ακτίνες-Χ. Επίσης, είναι δυνατόν να παρακολουθήσουμε με τον δορυφόρο HESS την δραστηριότητα του γαλαξία και σε ορατό φως.

Μεταξύ 25 Αυγούστου και 6 Σεπτεμβρίου του 2008, τα τηλεσκόπια παρακολούθησαν το blazar PKS 2155-304 σε μια ήσυχη κατάσταση, χωρίς εκλάμψεις. Τα αποτελέσματα όμως αυτών των 12 ημερών ήταν μια έκπληξη. Κατά τη διάρκεια επεισοδίων εκλάμψεων από αυτό αλλά και άλλων blazars, οι εκπομπές ακτίνων X-και ακτίνων αυξήθηκαν και μειώθηκαν μαζί. Αλλά αυτό δεν συμβαίνει όταν το PKS 2155-304 είναι στην ήσυχη κατάσταση - και κανείς δεν ξέρει γιατί.

Και το ακόμα πιο παράξενο είναι ότι το ορατό φως του γαλαξία αυξάνεται και μειώνεται με την εκπομπή ακτίνων γάμμα.

"Οι αστρονόμοι μαθαίνουν ότι τα διάφορα συστατικά των πιδάκων στα blazars αλληλεπιδρούν με ένα αρκετά περίπλοκο τρόπο για την παραγωγή της ακτινοβολίας που παρατηρούμε", λέει το μέλος της ομάδας του τηλεσκοπίου Fermi Jim Chiang από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. "Οι παρατηρήσεις αυτές μπορεί να περιέχουν τα πρώτα στοιχεία που θα μας βοηθήσουν να ξεμπερδέψουμε τι πραγματικά γίνεται βαθιά μέσα στην καρδιά του blazar. "

Τα ευρήματα αυτά έχουν υποβληθεί προς δημοσίευση στο Astrophysical Journal.

Bookmark on Delicious