Τι είναι τα blazars στο Διάστημα

Τα blazars είναι οι πυρήνες των γαλαξιών που περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, οι οποίες είναι εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες από τον Ήλιο. Είναι μερικά από τα πιο φωτεινά και ενεργητικά αντικείμενα στο Σύμπαν και εκπέμπουν φως σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα.

Το 1929, ο Cuno Hoffmeister ανακάλυψε ένα μυστηριώδες αντικείμενο, που ονομάστηκε BL Lacertae. Δεν ήταν σίγουρος για το πώς να το ταξινομήσει. Ήταν αυτό το αντικείμενο ένα αστέρι; Ένας γαλαξίας; Ή κάτι νέο; Η ταυτότητά του παρέμεινε μυστήριο για δεκαετίες. Σχεδόν 40 χρόνια αργότερα, το αντικείμενο αυτό ανακαλύφθηκε ότι είχε μια ραδιοσυστατική συνιστώσα. Το 1972, το αντικείμενο αυτό ανακαλύφθηκε ότι βρισκόταν εκτός του γαλαξία μας και έμοιαζε πολύ με ένα quasar.

Το BL Lacertae ήταν το πρώτο από μια νέα κατηγορία αντικειμένων που έγιναν γνωστά ως blazars. Πρόκειται για τους πυρήνες των γαλαξιών που περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές το μέγεθος του Ήλιου. Η ύλη που περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα ισοπεδώνεται, σχηματίζοντας αυτό που ονομάζεται δίσκος προσαύξησης. Σε κάθε άκρο, κάθετα στο δίσκο, ένας πίδακας ενεργειακών σωματιδίων εκτοξεύεται με ταχύτητα σχεδόν ίση με την ταχύτητα του φωτός.

Όταν κοιτάζουμε προς τα κάτω κατά μήκος αυτών των πιδάκων, αυτοί οι γαλαξίες εμφανίζονται πιο φωτεινοί και βλέπουμε τα πιο ενεργητικά σωματίδια. Αυτό το ονομάζουμε blazar. Ο πυρήνας ενός blazar είναι τόσο φωτεινός που επισκιάζει τον υπόλοιπο γαλαξία.

Τα blazars ποικίλλουν μερικές φορές δραστικά σε φωτεινότητα σε σύντομο χρονικό διάστημα, από λεπτά έως μήνες, και μερικές φορές αυξάνονται έως και έξι τάξεις μεγέθους. Αυτή η φωτεινότητα φαίνεται να είναι τυχαία, και η αιτία της εξακολουθεί να αποτελεί μυστήριο. Τα blazars έχουν ανιχνευθεί από όλα τα είδη τηλεσκοπίων, όπως το Event Horizon Telescope και το τηλεσκόπιο Fermi, σε διάφορα μήκη κύματος.

Τα quasars και τα blazars είναι τα ίδια αντικείμενα, δηλαδή γαλαξίες που φιλοξενούν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες με πίδακες που κατευθύνονται προς αντίθετες κατευθύνσεις. Η διαφορά είναι η γωνία θέασης: Σε ένα blazar, κοιτάμε προς τα κάτω τον πίδακα, αλλά σε ένα quasar, ο πίδακας στρέφεται μακριά από εμάς σε μεγαλύτερη γωνία. Ένα blazar αποτελείται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, τον δίσκο προσαύξησης και τον γαλαξία που τα φιλοξενεί.

Δεν είναι δυνατόν κάθε γαλαξίας με υπερμεγέθη μαύρη τρύπα να εμφανίζεται ως quasar ή blazar. Η μαύρη τρύπα πρέπει να «τρέφεται καλά», με άφθονο υλικό να διοχετεύεται σε αυτήν. Καθώς η ύλη περιστρέφεται όλο και πιο κοντά στη μαύρη τρύπα και σχηματίζει ένα δίσκο προσαύξησης, λάμπει στο υπεριώδες και στο ορατό φάσμα. Αντί να πέσουν μέσα στη μαύρη τρύπα, μερικά από τα σωματίδια εκτρέπονται σε ένα ζευγάρι γιγάντιων πιδάκων, που κατευθύνονται προς αντίθετες κατευθύνσεις κάθετα προς το δίσκο συσσώρευσης. Αυτοί οι πίδακες, οι οποίοι περιέχουν τεράστιες ποσότητες σωματιδίων που ταξιδεύουν με ένα κλάσμα της ταχύτητας του φωτός, αναπτύσσουν μαγνητικά πεδία, τα οποία, με τη σειρά τους, συστρέφονται με την περιστροφή του δίσκου. Αυτοί οι ισχυροί πίδακες εκπέμπουν σε όλα τα μήκη κύματος, από ραδιοκύματα έως ακτίνες Χ. Επιπλέον, δημιουργούνται ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας όταν συγκρούονται φωτόνια ήδη υψηλής ενέργειας.

Επειδή πρέπει να κοιτάξουμε έναν ενεργό γαλαξία ακριβώς σωστά για να τον δούμε ως blazar, τα blazars είναι πολύ πιο σπάνιες ανακαλύψεις από τα quasars. Πάνω από ένα εκατομμύριο quasars και λίγο πάνω από 2800 blazars έχουν καταγραφεί στον κατάλογο Million Quasar Catalog. Για παράδειγμα, η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας, ο Τοξότης Α* (Sgr*), δεν είναι ένα blazar. Για να θεωρηθεί blazar, ο πίδακας πρέπει να είναι στραμμένος προς την οπτική μας γραμμή. Ο Sgr* δεν είναι ούτε quasar. Η μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας δεν καταναλώνει προς το παρόν αρκετό υλικό για να θεωρηθεί quasar.

Παρόλο που τα blazars είναι δισεκατομμύρια φορές πιο φωτεινά από τον Ήλιο, βρίσκονται εξαιρετικά μακριά. Ένα από τα πλησιέστερα blazars στη Γη είναι το Markarian 421. Βρίσκεται σε απόσταση 134 εκατομμυρίων ετών φωτός και έχει μέγεθος 13, που σημαίνει ότι θα χρειαστείτε τουλάχιστον ένα τηλεσκόπιο 15 εκατοστών για να το δείτε.

Τα blazars είναι ιδανικά εργαστήρια για συνθήκες που δεν μπορούμε να μιμηθούμε εδώ στη Γη. Είναι σχετικιστικά και έχουν υψηλές ενέργειες, επιτρέποντάς μας να διερευνήσουμε περιοχές της σχετικότητας και σωματίδια πολύ υψηλής ενέργειας.

Τα blazars μπορούν επίσης να μας ενημερώσουν για τις συνθήκες στο πρώιμο Σύμπαν. Ορισμένα blazars, παρά το γεγονός ότι έχουν μαύρες τρύπες δισεκατομμύρια φορές το μέγεθος του Ήλιου, υπάρχουν σε ένα Σύμπαν που έχει μόνο το 10% της σημερινής του ηλικίας. Αυτή τη στιγμή, δεν γνωρίζουμε πώς οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες μπορούν να γίνουν τόσο μεγάλες, τόσο γρήγορα. Αν οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται από την κατάρρευση ενός τεράστιου άστρου, είναι πολύ δύσκολο να φτάσουν σε αυτά τα μεγέθη τρώγοντας ύλη και συγκρουόμενες με άλλες μαύρες τρύπες. Αυτό υποδηλώνει ότι κάτι άλλο μπορεί να είναι σε εξέλιξη, το οποίο θα μπορούσε να μας δώσει στοιχεία για το πώς σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες.

[via]