Νέο οικογενειακό πορτρέτο αποκαλύπτει πληροφορίες για την άγνωστη προέλευση των δομών
17 Νοεμβρίου 2022 | Της Amanda Morris
φωτο: Μεγάλης κλίμακας μαγνητικά νήματα χύνονται προς τα κάτω από τον πίδακα μιας μαύρης τρύπας, που βρίσκεται σε ένα μακρινό σμήνος γαλαξία.
Ο αστροφυσικός Farhad Zadeh του Northwestern University έχει γοητευτεί και μπερδευτεί από μια οικογένεια μεγάλης κλίμακας, εξαιρετικά οργανωμένων μαγνητικών νημάτων που κρέμονται στο κέντρο του Γαλαξία μας από τότε που τα ανακάλυψε για πρώτη φορά στις αρχές της δεκαετίας του 1980.
Τώρα, 40 χρόνια αργότερα, ο Zadeh παραμένει το ίδιο γοητευμένος - αλλά ίσως λίγο λιγότερο μπερδεμένος.
Με μια νέα ανακάλυψη παρόμοιων νημάτων που βρίσκονται σε άλλους γαλαξίες, ο Zadeh και οι συνεργάτες του εισήγαγαν, για πρώτη φορά, δύο πιθανές εξηγήσεις για την άγνωστη προέλευση των νημάτων. Σε μια νέα δημοσίευση , που δημοσιεύτηκε νωρίτερα αυτό το μήνα στο The Astrophysical Journal Letters, ο Zadeh και οι συν-συγγραφείς του προτείνουν ότι τα νήματα μπορεί να προκύψουν από μια αλληλεπίδραση μεταξύ ανέμου μεγάλης κλίμακας και νεφών ή θα μπορούσαν να προκύψουν από αναταράξεις μέσα σε ένα ασθενές μαγνητικό πεδίο.
«Γνωρίζουμε πολλά για τα νημάτια στο δικό μας Γαλαξιακό Κέντρο και τώρα τα νήματα σε εξωτερικούς γαλαξίες αρχίζουν να εμφανίζονται ως ένας νέος πληθυσμός εξωγαλαξιακών νημάτων», είπε ο Zadeh. «Οι υποκείμενοι φυσικοί μηχανισμοί και για τους δύο πληθυσμούς νηματίων είναι παρόμοιοι παρά τα πολύ διαφορετικά περιβάλλοντα. Τα αντικείμενα είναι μέρος της ίδιας οικογένειας, αλλά τα νήματα έξω από τον Γαλαξία είναι παλαιότερα, μακρινά ξαδέλφια — και εννοώ πολύ μακρινά (σε χρόνο και χώρο) ξαδέρφια».
Ειδικός στη ραδιοαστρονομία, ο Zadeh είναι καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο Weinberg College of Arts and Sciences του Northwestern και μέλος του Κέντρου Διεπιστημονικής Εξερεύνησης και Έρευνας στην Αστροφυσική (CIERA).
«Συμβαίνει κάτι παγκόσμιο»
Τα πρώτα νημάτια που ανακάλυψε ο Zadeh εκτείνονταν σε μήκος έως και 150 έτη φωτός, υψώνοντας κοντά στην κεντρική υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας. Νωρίτερα φέτος, ο Zadeh πρόσθεσε σχεδόν 1.000 περισσότερα νήματα στη συλλογή των παρατηρήσεών του. Σε αυτήν την παρτίδα, τα μονοδιάστατα νημάτια εμφανίζονται σε ζεύγη και ομάδες, συχνά στοιβαγμένα σε ίση απόσταση, το ένα δίπλα στο άλλο σαν χορδές σε μια άρπα ή που χύνονται στο πλάι σαν μεμονωμένοι κυματισμοί σε έναν καταρράκτη.
φωτο: Κοντινές ραδιοφωνικές εικόνες των μαγνητικών νημάτων. Το νήμα στα αριστερά είναι από έναν εξωτερικό γαλαξία. Με μήκος 100 κιλοπαρσέκ, υψώνεται πάνω από τα άλλα τρία νήματα από τον γαλαξία του Γαλαξία, τα οποία έχουν μήκος 28 παρσέκ, 12 παρσέκ και 6 παρσέκ.
Χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις από ραδιοτηλεσκόπια, ο Zadeh ανακάλυψε ότι τα μυστηριώδη νημάτια περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια κοσμικής ακτίνας που περιστρέφονται κατά μήκος ενός μαγνητικού πεδίου με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Αν και συνθέτει το παζλ από τι είναι φτιαγμένα τα νήματα, ο Zadeh αναρωτιόταν ακόμα από πού προέρχονται. Όταν οι αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν νέο πληθυσμό έξω από τον δικό μας γαλαξία, προσέφερε νέες ευκαιρίες (ανοιξε νέες δυναότητες) για τη διερεύνηση των φυσικών διεργασιών στον χώρο που περιβάλλει τα νήματα.
Τα νημάτια που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα βρίσκονται μέσα σε ένα σμήνος γαλαξιών, ένα συγκεντρωμένο κουβάρι χιλιάδων γαλαξιών που βρίσκεται ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός από τη Γη. Μερικοί από τους γαλαξίες μέσα στο σμήνος είναι ενεργοί ραδιογαλαξίες, οι οποίοι φαίνεται να αποτελούν έδαφος αναπαραγωγής για το σχηματισμό μαγνητικών νημάτων μεγάλης κλίμακας. Όταν ο Zadeh είδε αυτά τα πρόσφατα αποκαλυφθέντα νήματα για πρώτη φορά, έμεινε έκπληκτος.
«Μετά τη μελέτη των νημάτων στο δικό μας Γαλαξιακό Κέντρο για όλα αυτά τα χρόνια, ήμουν εξαιρετικά ενθουσιασμένος που είδα αυτές τις απίστευτα όμορφες δομές», είπε. «Επειδή βρήκαμε αυτά τα νημάτια αλλού στο σύμπαν, υπονοεί ότι κάτι παγκόσμιο συμβαίνει».
Γαλαξιακοί γίγαντες
Αν και ο νέος πληθυσμός νηματίων μοιάζει με αυτούς του Γαλαξία μας, υπάρχουν μερικές βασικές διαφορές. Τα νημάτια έξω από τον Γαλαξία μας, για παράδειγμα, είναι πολύ μεγαλύτερα - μεταξύ 100 και 10.000 φορές μακρύτερα. Είναι επίσης πολύ μεγαλύτερα και τα μαγνητικά τους πεδία είναι πιο αδύναμα. Τα περισσότερα από αυτά κρέμονται περιέργως - σε γωνία 90 μοιρών - από τους πίδακες μιας μαύρης τρύπας στο απέραντο τίποτα του μέσου εντός του σμήνους ή στον χώρο που βρίσκεται ανάμεσα στους γαλαξίες μέσα στο σμήνος.
""" 200 κιλοπαρσεκ: Μήκος ενός από τα εξωγαλαξιακά νήματα """"
Αλλά ο πληθυσμός που ανακαλύφθηκε πρόσφατα έχει την ίδια αναλογία μήκους προς πλάτος με τα νήματα του Γαλαξία. Και οι δύο πληθυσμοί φαίνεται να μεταφέρουν ενέργεια μέσω των ίδιων μηχανισμών. Πιο κοντά στον πίδακα, τα ηλεκτρόνια των νημάτων είναι πιο ενεργητικά, αλλά χάνουν ενέργεια καθώς ταξιδεύουν πιο μακριά (κινούνται προς τα κάτω) στο νήμα. Αν και ο πίδακας της μαύρης τρύπας μπορεί να παρέχει τα σωματίδια σπόρων που απαιτούνται για τη δημιουργία ενός νήματος, κάτι άγνωστο πρέπει να επιταχύνει αυτά τα σωματίδια σε εκπληκτικά μήκη.
«Μερικά από αυτά έχουν εκπληκτικό μήκος, έως και 200 κιλοπαρσέκια», είπε ο Zadeh. «Αυτό είναι περίπου τέσσερις ή πέντε φορές μεγαλύτερο από το μέγεθος ολόκληρου του Γαλαξία μας. Αυτό που είναι αξιοσημείωτο είναι ότι τα ηλεκτρόνια τους παραμένουν μαζί σε τόσο μεγάλη κλίμακα. Εάν ένα ηλεκτρόνιο ταξίδευε με την ταχύτητα του φωτός κατά μήκος του νήματος, θα χρειαζόταν 700.000 χρόνια. Και δεν ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός».
Υποσχόμενες δυνατότητες
Στο νέο έγγραφο, ο Zadeh και οι συνεργάτες του υποθέτουν ότι η προέλευση των νημάτων θα μπορούσε να είναι μια απλή αλληλεπίδραση μεταξύ του γαλαξιακού ανέμου και ενός εμποδίου, όπως ένα σύννεφο. Καθώς ο άνεμος τυλίγεται γύρω από το εμπόδιο, δημιουργεί μια ουρά σαν κομήτη πίσω του.
«Ο άνεμος προέρχεται από την κίνηση του ίδιου του γαλαξία καθώς περιστρέφεται», εξήγησε ο Zadeh. «Είναι όπως όταν βγάζεις το χέρι σου από ένα παράθυρο από ένα κινούμενο αυτοκίνητο. Δεν φυσάει έξω, αλλά νιώθεις τον αέρα να κινείται. Όταν ο γαλαξίας κινείται, δημιουργεί άνεμο που θα μπορούσε να σπρώχνει μέσα από μέρη όπου τα σωματίδια της κοσμικής ακτίνας είναι αρκετά χαλαρά. Σαρώνει το υλικό και δημιουργεί μια νηματοειδή δομή.»
«Όλα αυτά τα νημάτια έξω από τον γαλαξία μας είναι πολύ παλιά. Είναι σχεδόν από μια διαφορετική εποχή του σύμπαντος μας και ωστόσο σηματοδοτούν στους κατοίκους του Γαλαξία ότι υπάρχει μια κοινή προέλευση για το σχηματισμό των νηματίων. Νομίζω ότι αυτό είναι αξιοσημείωτο». — Farhad Zadeh, αστροφυσικός
Οι προσομοιώσεις, ωστόσο, προσφέρουν μια άλλη βιώσιμη δυνατότητα. Όταν οι ερευνητές προσομοίωσαν (μοντελοποίησαν) ένα ενεργό, τυρβώδες μέσο, μακριές, νηματώδεις δομές υλοποιήθηκαν. Καθώς οι ραδιογαλαξίες κινούνται, εξήγησε ο Zadeh, η βαρύτητα μπορεί να επηρεάσει το μέσο και να το ανακατέψει. Το μέσο σχηματίζει τότε κηλίδες από στροβιλιζόμενες δίνες. Αφού το ασθενές μαγνητικό πεδίο τυλιχτεί γύρω από αυτές τις δίνες, μπορεί να τεντωθεί, να σπειρωθεί και να ενταθεί —μετατρέποντας τελικά σε επιμήκη νημάτια με ισχυρό μαγνητικό πεδίο.
Αν και παραμένουν πολλά ερωτήματα, ο Zadeh εξακολουθεί να θαυμάζει τις νέες ανακαλύψεις.
«Όλα αυτά τα νημάτια έξω από τον γαλαξία μας είναι πολύ παλιά», είπε. «Είναι σχεδόν από μια διαφορετική εποχή του σύμπαντός μας και ωστόσο σηματοδοτούν τους κατοίκους του Γαλαξία ότι υπάρχει μια κοινή προέλευση για το σχηματισμό των νηματίων. Νομίζω ότι αυτό είναι αξιοσημείωτο».
Η μελέτη, «Πληθυσμοί μαγνητισμένων νημάτων στο μέσο εντός του σμήνου και στο γαλαξιακό κέντρο», υποστηρίχθηκε από τη NASA (αριθμός βραβείου 80GSFC21M0002).
πηγή 17-11-22
https://news.northwestern.edu/stories/2022/11/the-milky-ways-mysterious-filaments-have-older-distant-cousins/
σχετικό δημοσίευμα ===================
7-2-22
Τι είναι τα μυστηριώδη «νήματα» που κρέμονται στο κέντρο του Milky Way
Η προέλευσή τους παραμένει ένα άλυτο μυστήριο.
Μια άνευ προηγουμένου εικόνα του ταραχώδους κέντρου του Γαλαξία έχει αποκαλύψει σχεδόν 1.000 μυστηριώδη «νήματα», που κρέμονται ανεξήγητα στο διάστημα.
Με μήκος έως και 150 έτη φωτός, τα «νήματα» βρίσκονται σε ζεύγη και συχνά σε ίση απόσταση, σαν χορδές σε άρπα. Χρησιμοποιώντας παρατηρήσεις σε μήκη κύματος ραδιοφώνου, ο Φάραντ Γιούσεφ Ζάντε του Northwestern University ανακάλυψε τα εξαιρετικά οργανωμένα, μαγνητικά «νήματα» στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Τα μυστηριώδη «νήματα», σύμφωνα με τις ανακαλύψεις, περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια κοσμικής ακτίνας που περιστρέφουν το μαγνητικό πεδίο με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Αλλά η προέλευσή τους παραμένει ένα άλυτο μυστήριο από τότε.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου