Pandangan ke tenggorokan galaksi aktif mengungkapkan medan magnet berbentuk cincin yang dapat menjelaskan radiasi gamma ekstrem dan neutrino
To the point
- Pandangan ke jantung galaksi aktif: para astronom telah menangkap gambar asal mula jet kosmik. Gambar dan pewarnaan buatannya mengingatkan mata Sauron.
- Pertanyaan tentang asal mula neutrino: PKS 1424240 adalah objek pemancar neutrino paling terang dari jenisnya. Namun, aliran massa terkonsentrasi terlalu lambat untuk menjelaskan emisi neutrino.
- Medan magnet spiral mempercepat partikel: 15 tahun pengamatan yang tepat dengan array dasar yang sangat panjang telah memungkinkan analisis terperinci tentang asal jet. Gambar radio dapat menyelesaikan masalah ini, karena menunjukkan medan magnet berbentuk cincin, lingkungan yang bertindak seperti pegas dan dapat mempercepat partikel menjadi energi tinggi. Ini pada gilirannya menjelaskan radiasi gamma neutrino dan berenergi tinggi.
Terletak miliaran tahun cahaya jauhnya, Blazar PKS 1424+240 telah lama membingungkan para astronom. Itu menonjol sebagai blazar pemancar neutrino yang paling terang yang diketahui di langit-seperti yang diidentifikasi oleh observatorium neutrino iCecube-dan juga bersinar dalam sinar gamma berenergi tinggi yang dilayani oleh teleskop Cherenkov berbasis darat. Namun, anehnya, jet radionya tampaknya bergerak dengan lamban, bertentangan dengan harapan bahwa hanya jet tercepat yang dapat memberi daya pada emisi berenergi tinggi yang begitu kuat.
Sekarang, berkat 15 tahun pengamatan radio ultra-presisi dari garis dasar AR-Ray (VLBA) yang sangat panjang, para peneliti telah menyatukan citra mendalam dari jet ini pada resolusi yang tak tertandingi.
-Ketika kami merekonstruksi gambar, itu tampak sangat menakjubkan,-kata Yuri Kovalev, penulis utama studi dan peneliti utama dari proyek Muses yang didanai ERC di Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIFR). -Kami belum pernah melihat yang seperti itu-medan magnet toroidal yang hampir sempurna dengan jet, menunjuk lurus ke arah kami .-
Karena jet disejajarkan hampir persis ke arah Bumi, emisi energi tinggi secara dramatis diperkuat oleh efek relativitas khusus. -Sejati ini menyebabkan dorongan kecerahan dengan faktor 30 atau lebih,-menjelaskan Jack Livingston, rekan penulis di MPIFR. -Sisalah waktu yang sama, jet tampak bergerak perlahan karena efek proyeksi – ilusi optik klasik.-
Geometri langsung ini memungkinkan para ilmuwan untuk mengintip langsung ke jantung jet Blazar-S-kesempatan yang sangat langka. Sinyal radio terpolarisasi membantu tim memetakan struktur medan magnet jet-s, mengungkapkan kemungkinan bentuk heliks atau toroidalnya. Struktur ini memainkan peran kunci dalam meluncurkan dan mengumpulkan aliran plasma, dan mungkin penting untuk mempercepat partikel menjadi energi ekstrem.
-Solving Puzzle ini menegaskan bahwa inti galaksi aktif dengan lubang hitam supermasif tidak hanya akselerator elektron yang kuat, tetapi juga proton- asal mula neutrino berenergi tinggi yang diamati,- menyimpulkan Kovalev.
Penemuan ini merupakan kemenangan untuk program Mojave, upaya selama beberapa dekade untuk memantau jet relativistik di galaksi aktif menggunakan array baseline yang sangat panjang (VLBA). Para ilmuwan menggunakan teknik interferometri baseline yang sangat panjang (VLBI), yang menghubungkan teleskop radio di seluruh dunia untuk membentuk teleskop virtual ukuran bumi. Ini memberikan resolusi tertinggi yang tersedia dalam astronomi, memungkinkan mereka untuk mempelajari detail halus jet kosmik yang jauh.
-Ketika kami memulai Mojave, gagasan suatu hari secara langsung menghubungkan jet lubang hitam yang jauh dengan neutrino kosmik terasa seperti fiksi ilmiah. Hari ini, pengamatan kami membuatnya nyata,- kata Anton Zensus, direktur di MPIFR dan salah satu pendiri program.
Hasil ini memperkuat hubungan antara jet relativistik, neutrino berenergi tinggi, dan peran medan magnet dalam membentuk akselerator kosmik – menandai tonggak sejarah dalam astronomi multimessenger.
Informasi latar belakang
A Blazar adalah jenis nukleus galaksi aktif yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif yang meluncurkan jet plasma yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Apa yang membuat Blazar spesial adalah orientasinya: salah satu jetnya diarahkan dalam waktu sekitar 10 derajat Bumi. Penyelarasan ini membuat Blazar tampak cerah di seluruh spektrum elektromagnetik dan memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari proses fisik yang ekstrem – termasuk percepatan partikel untuk energi jauh di luar yang dicapai dalam akselerator buatan manusia.
VLBA (array baseline yang sangat panjang) adalah array sepuluh antena, di lokasi di seluruh Amerika Serikat dan di Hawaii dan St Croix, yang beroperasi dalam mode interferometry baseline (VLBI) yang sangat panjang. Jarak antara antena bervariasi hingga sekitar sepuluh ribu kilometer, memberikan resolusi sudut di langit sebagus 50 mikro-arconds.
Mojave (pemantauan jet dalam inti galaksi aktif dengan eksperimen VLBA) adalah program jangka panjang untuk memantau variasi kecerahan radio dan polarisasi dalam jet yang terkait dengan galaksi aktif yang terlihat di langit utara. Pengamatan dilakukan dengan array garis dasar yang sangat panjang, yang memungkinkan kita untuk membuat gambar polarisasi penuh dengan resolusi sudut lebih baik dari 1 miliarccond (pemisahan yang jelas dari lampu depan mobil Anda, seperti yang terlihat oleh astronot di bulan). Kami menggunakan data ini untuk lebih memahami evolusi kompleks dan struktur medan magnet jet pada skala tahun cahaya, dekat dengan tempat mereka berasal dari nukleus aktif, dan bagaimana aktivitas ini berkorelasi dengan emisi elektromagnetik dan neutrino energi tinggi.
Muses, yang merupakan singkatan dari studi multi-messenger tentang sumber energik, adalah inisiatif perintis dalam astrofisika. Ini didedikasikan untuk studi inti galaksi aktif, yang merupakan salah satu akselerator partikel paling kuat yang dikenal dalam kosmos. Badan -badan surgawi ini memanfaatkan energi gravitasi materi yang ditimbulkan oleh lubang hitam supermasif dan mengubahnya menjadi energi elektromagnetik dan kinetik, menghasilkan produksi elektron dan proton yang sangat relativistik. Akselerasi proton dan hubungannya dengan produksi neutrino tidak dipahami dengan baik, menimbulkan tantangan yang hebat bagi para peneliti. Muses bertujuan untuk menjawab pertanyaan mendasar ini dengan mengeksploitasi kemajuan terbaru dalam astronomi multi-messenger.
Proyek Muses telah menerima dana dari Uni Eropa (Perjanjian Hibah ERC No. 101142396). Pandangan dan pendapat yang diungkapkan adalah milik penulis saja dan tidak mencerminkan pandangan dari Uni Eropa atau Badan Eksekutif Dewan Penelitian Eropa (ERCEA). Baik Uni Eropa maupun otoritas pemberian tidak dapat bertanggung jawab atas mereka.
