2008-04-25

Cele mai puternice acceleratoare cosmice au fost înţelese încă şi mai bine

Cele mai puternice acceleratoare cosmice au fost înţelese încă şi mai bine. Foto: Radiotelescoapele Very Large Array din New Mexico, SUA.
Sursa:National Radio Astronomy Observatory, laboratorul american ce a costruit şi operează reţeaua de telescoape.
Cele mai puternice acceleratoare cosmice, adică unele găuri negre din centrele galaxiilor care emit jeturi foarte intense şi foarte focalizate de materie şi energie, au fost înţelese încă şi mai bine. 


Categorie: Astronomie
Postată de: Adrian Buzatu

Cele mai puternice acceleratoare cosmice au fost înţelese încă şi mai bine. Unele găuri negre din centrele galaxiilor emit jeturi foarte intense şi foarte focalizate de materie şi energie, iar predicţii subtile ale teoriei ce descrie acest fenomen au fost confirmate experimental, în premieră, de cercetătorii americani ce au folosit radiotelescoapele Very Large Array din New Mexico, SUA. Studiul a fost publicat astăzi, 24 aprilie 2008, în prestigioasa revistă Nature.  

În centrul aprope fiecări galaxii din Univers se află o gaură neagră, dar numai unele dintre acestea sunt nuclee galactice active, emiţând două jeturi intense şi foarte focalizate de particule şi lumină de-a lungul axei de rotaţie a găurii negre. Studiul acesta relevă noi secrete ale complexului fenomen în care materia ce cade spre gaura neagră din toate direcţiile este accelerată şi ejectată în spaţiu în doar două direcţii.

Studiul a constat într-o verificare experimentală răsunătoare a predicţiilor teoretice. Disciplina teoretică care se ocupă cu înţelegerea obiectelor cosmice precum găurile negre se numeşte astrofizică. Aparatul de măsură în astrofizică este telescopul, iar pentru o precizie încă şi mai bună, o reţea de telescoape lucrând împreună. Exact pe acest principiu a fost construit Very Large Array, unul dintre cele mai precise observatoare astronomice actuale. Este situat în deşertul New Mexico din Statele Unite şi constă din 27 de antene precise ce detectează lumina provenită de la corpuri cosmice îndepărtate.

Very Large Array, ansamblu de radiotelescoape pentru masurători de prezizie în astrofizică

Imagine 1: Sursa fotografiei: National Radio Astronomy Observatory, laboratorul american ce a costruit şi operează reţeaua de telescoape.

De data aceasta au studiat cu o nemaiîntâlnită precizie nucleul activ al galaxiei BL Lacertae, situată la aproape un miliard de ani-lumină departare de Pământ, cu scopul de a observa toate detaliile formării acestor jeturi foarte intense, dar foarte focalizate de particule şi lumină. 

Atrasă gravitaţional de gaura neagră, materia din jur cade spre aceasta, dar într-o mişcare circulară tot mai accelerată, în planul perpendicular pe direcţia de rotaţie a găurii negre, formând astfel un disc de acreaţie. Particulele câştigă viteză aşadar pe seama energiei gravitaţionale. Responsabil însă pentru schimbarea direcţiei particulelor încărcate electric (fără a le schimba viteza) este câmpul magnetic. Un nucleu galactic cu câmp magnetic foarte intens ar focaliza jeturile de particule numai de-a lungul axei sale de rotaţie. Detaliile acestui proces complex nu erau cunoscute în totalitate. De-a lungul procesului de accelerare, cum particulele în cauză sunt încărcate electric, ele vor emite lumină. Tocmai această lumină este cea care este detactată apoi pe Pământ de radiotelescoape.

Un nucleu galactiv activ tipic cuprinde un disc de acreaţie şi emite două jeturi intense şi focalizate de particule încărcate electric şi de lumină.

Imagine 2: Un nucleu galactiv activ tipic cuprinde un disc de acreaţie şi emite două jeturi intense şi focalizate de particule încărcate electric şi de lumină.

Rezultatele experimentale publicate în acest articol din Nature au adus însă clarificări foarte importante la procesul complex de formare a acestor emisii de particule şi lumină. Conducătorul întregului experiment, Alan Marscher de la universitatea Boston din SUA, rezumă: "În premieră mondială am reuşit să surprindem cum arată aceste jeturi când sunt foarte aproape de gaura neagră şi încă în stadiul de formare. Cunoştinţele acestea sunt foarte importante pentru înţelegerea funcţionării acestor acceleratoare cosmice foarte masive".

Mai precis, rezultatul cercetării este confirmarea experimentală în premieră a mai multor predicţii ale teoriei. Mai întâi, ei au observat că particulele emise în spaţiu au o mişcare în spirală, rotindu-se în jurul direcţiei în care avansează. Apoi au observat şi o emisie târzie de lumină, în plus faţă de emisiile continue de lumină pe măsură ce materia este accelerată. În al treilea rând, când emisia se face în direcţia Pământului, intensitatea luminii măsurate de telescoape creşte.

Cum vede un artist regiunea din imediata vecinătate a unei găuri negre foarte masive, unde câmpuri magnetice intense se suprapun, ducând la o mişcare în spirală a particulelor în interiorul jetului. Credit: Marscher et al., Wolfgang Steffen, Cosmovision, NRAO/AUI/NSF

Imagine 3: Cum vede un artist regiunea din imediata vecinătate a unei găuri negre foarte masive, unde câmpuri magnetice intense se suprapun, ducând la o mişcare în spirală a particulelor în interiorul jetului.  Credit: Marscher et al., Wolfgang Steffen, Cosmovision, NRAO/AUI/NSF.

Toate acestea întăresc încrederea oamenilor de ştiinţă în modele teoretice de astrofizică. Cunoaştem astfel mai bine acest mecanism de accelerare cosmică, de un milion de ori mai eficient decât al celui mai puternic accelerator de particule de pe Pământ, Large Hadron Collider de la laboratorul European CERN.  În incheiere merită subliniat ce a permis cercetătorilor ca fotografiile lor să surprindă aceste detalii fine ale jeturilor şi anume faptul că ei colectează lumină de la mai multe radiotelescoape ce lucrează împreună, formând Very Large Array, iar nu de la unul singur.

Articol scris pentru pentru StiintaAzi.ro [www.stiintaazi.ro] de Adrian Buzatu, doctorand în fizica particulelor elementare la Universitatea McGill, Montreal, Canada, totodată absolvent al Colegiului Naţional "Fraţii Buzeşti" din Craiova.

Comentarii

  • May 6, 2008, 6:50 am - Lucian

    Buna Adi,
    deci:
    2) daca gaura neagra are sarcina atunci prin rotatie poate produce camp magnetic. Desi imi e greu sa gred ca o gaura neagra poate avea o sarcina elecrtrica neta ...
    3) despre ILC vorbeai intr-un comentariu de-al tau.

  • April 29, 2008, 8:01 pm - Adi

    Buna Lucian! Iata aici raspunsurile mele.

    1. Materia cade spre gaura neagra, iar aceasta cadere este o miscare circulara in planul discului de acreatie, din cate inteleg.

    2. Am intrebat mai de mult pe o colega ce studiaza chiar astrofizica si mi-a spus ca detaiile accelerarii sunt asa de complexe, incat rolul campului magnetic este neclar. Nu imi e clar nici cine il produce. Estimez ca nu gaura neagra per se, caci gaura neagra nu are decat masa, rotatie si sarcina electrica. Dar estimez ca aceste particule incarcate electric ce se rotesc in jurul gaurii negre, in discul de acreatie, creaza curenti electri circulari care creaza campuri magnetici in directia axei de rotatie a gaurii negre. Prin urmare, particulele incarcate electric se misca elicoidal in jurul campului magnetic si astfel se formeaza aceste jeturi focalizate. Sunt focalizate de campul magnetic intens produs de miscarea de rotatie la viteze mari a particulelor incarcate electric, in rotatie in jurul gaurii negre. Dar ce am zis mai sus este rationamentul meu, nu am citit in o carte. Ar trebui verificat in o sursa.

    3. Nu am pus in articol nimic de ILC, deci nici ca nu ar fi hadronic. Deci nu stiu la ce se refera comentariul tau trei. Spune-mi te rog si voi raspunde.

    Mersi petru comentariu si cu bine!
    Adi

  • April 29, 2008, 6:16 am - Lucian

    Buna Adi,

    am cateva intrebari:

    1)In doua paragrafe unul dupa altul spui o data ca "materia cade spre gaura neagra din toate directiile" ca mai tarziu sa spui ca "atrasa gravitational... [materia]... care spre aceasta in planul perpendicular pe directia de rotatie"
    2) Poti sa clarifici care e rolul campului magnetic in crearea jeturilor? Este acest camp magnetic generat de gaura neagra sau de discul de acretie.

    3) International Linear Collider fie el ILC sau CLIC NU o sa fie hadronic , si o sa fie e+e-.

    numai bine!

  • April 27, 2008, 12:34 am - Adi

    Buna Marius, Lucian!

    Lucian, imi pare rau, am gresit, studiul a aparut in revista Nature, nu in revista Science cum spusesem eu initial. Iata aici linkul: http://www.nature.com/nature/journal/v452/n7190/abs/nature06895.html. Modific acum si in articolul initial.

    Marius, intr-adevar este nevoie de telescoape tot mai performante pentru a vedea tot mai departe in Univers, cu detalii tot mai fine. Si solutia este atunci sa ai o retea de telescoape, o retea foarte mare. Cea mai mare astfel de retea din lume pentru radiatii cosmice sub forma de particule este Observatorul Auger din Argetina si vor mai construi unul si in emisfera nordica. Dar nu ma suprinde ca deja sa se planuiasca urmatorul, pentru Africa de Sud, pentru 2014. Si in fizia particulelor se face tot asa, se incepe deja construirea urmasului lui Large Hadron Collider, care se numeste International Linear Collider.

    Cu bine si sarbatori fericite!
    Adi

  • April 26, 2008, 4:28 pm - Lucian

    Poti te rog sa imi dai link-ul la articolul din Science? M-am uitat pe situl Science dar nu dau de el.

  • April 26, 2008, 12:23 pm - Marius

    Buna Adi! Multumim pentru articol!

    Chiar am discutat cu un coleg prezent la o conferinta in Bohn despre telescoapele radio. Se pare ca in curand (2014) o sa avem cel mai mare telescop radio, in Africa de Sud. Suprafata totala ocupata de antene va fi de 1 km^2 (mii de farfurii)!!! Se pare ca multe intrebari ale oamenilor de stiinta legate de nuclee galactice active, materia intunecata, energia intunecata, formarea primelor stele, planete si galaxii vor afla un raspuns dupa colectarea si analizarea datelor.

    Daca sunteti interesati de mai multe detalii puteti accesa saitul oficial al celor de la Square Kilometre Array (SKA):

    http://www.ska.ac.za/aboutska/index.shtml

    Un Paste fericit si cu mult soare!

Adaugă un comentariu

Adaugă un comentariu

This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots. (see: www.captcha.net)
Codul din imagine:
Numele dvs.(*):
COMENTARIU. Sugestie: SALVATI inainte de a trimite! Eventual puteti selecta cu Ctrl-A si apoi copia cu Ctrl-C. Sistemul mai da erori, in special daca textul este lung!(*):
 

Aceasta pagina a fost vizitata de 22306 ori