Më në fund e dimë se si vrimat e zeza prodhojnë dritën më të shkëlqyer në univers

Për diçka që nuk lëshon dritë që ne mund të zbulojmë, vrimat e zeza thjesht duan të mbulohen me shkëlqim.

Disa nga dritat më të ndritshme në Univers vijnë nga vrimat e zeza supermasive, në fakt. Epo, në fakt jo vetë vrimat e zeza; është materiali që i rrethon, pasi ata nxjerrin në mënyrë aktive sasi të mëdha materie nga mjedisi i tyre i afërt.

Ndër më të shndritshmet prej këtyre vorbullave të materialit të nxehtë rrotullues janë galaktikat e njohura si blazare. Ata jo vetëm që shkëlqejnë me nxehtësinë e një veshjeje që rrotullohet, por ato gjithashtu e kanalizojnë materialin në rrezet ‘flakëruese’ që zmadhojnë kozmosin, duke derdhur rrezatim elektromagnetik në energjitë që janë të vështira për t’u kuptuar.

Shkencëtarët më në fund kanë zbuluar mekanizmin që prodhon dritën e jashtëzakonshme me energji të lartë që na arrin nga miliarda vjet më parë: Goditjet në avionët e vrimës së zezë që rritin shpejtësinë e grimcave në shpejtësi marramendëse.

“Ky është një mister 40-vjeçar që ne e kemi zgjidhur,” thotë astronomi Yannis Liodakis i Qendrës Finlandeze për Astronomi me ESO (FINCA). “Më në fund i patëm të gjitha pjesët e enigmës dhe fotografia që ata bënë ishte e qartë.”

Shumica e galaktikave në Univers janë ndërtuar rreth një vrime të zezë supermasive. Këto objekte të mëdha befasuese qëndrojnë në qendrën galaktike, ndonjëherë duke bërë shumë pak (si Shigjetari A*, vrima e zezë në zemër të Rrugës së Qumështit) dhe ndonjëherë duke bërë shumë.

Ai aktivitet konsiston në grumbullimin e materialit. Një re e madhe mblidhet në një disk ekuatorial rreth vrimës së zezë, duke e rrotulluar atë si uji rreth një kullimi. Ndërveprimet e fërkimit dhe gravitacionit në hapësirën ekstreme që rrethon një vrimë të zezë bëjnë që ky material të nxehet dhe të shkëlqejë me shkëlqim në një sërë gjatësi vale. Ky është një burim i dritës së një vrime të zezë.

Tjetri – ai që luan në blazare – janë avionë binjakë materiali të lëshuar nga rajonet polare jashtë vrimës së zezë, pingul me diskun. Këto avionë mendohet të jenë material nga buza e brendshme e diskut që, në vend që të bjerë drejt vrimës së zezë, përshpejtohet përgjatë vijave të fushës magnetike të jashtme deri në pole, ku lëshohet me shpejtësi shumë të larta, afër shpejtësisë së dritës. .

Që një galaktikë të klasifikohet si blazar, këta avionë duhet të drejtohen pothuajse drejtpërdrejt nga shikuesi. Këta jemi ne në Tokë. Falë përshpejtimit ekstrem të grimcave, ato flakërojnë me dritë në të gjithë spektrin elektromagnetik, duke përfshirë rrezet gama me energji të lartë dhe rrezet X.

Pikërisht se si ky avion i përshpejton grimcat në shpejtësi kaq të mëdha ka qenë një pikëpyetje gjigante kozmike për dekada. Por tani, një teleskop i ri i fuqishëm me rreze X i quajtur Eksploruesi i Polarimetrisë me rreze X Imazhe (IXPE), i lançuar në dhjetor 2021, u dha shkencëtarëve çelësin për të zgjidhur misterin. Është teleskopi i parë hapësinor që zbulon orientimin ose polarizimin e rrezeve X.

“Masjet e para të polarizimit me rreze X të kësaj klase burimesh lejuan, për herë të parë, një krahasim të drejtpërdrejtë me modelet e zhvilluara nga vëzhgimi i frekuencave të tjera të dritës, nga radio në rrezet gama me energji shumë të lartë,” thotë astronomi Immacolata Donnarumma i Agjencia Italiane e Hapësirës.

IXPE u kthye në objektin më të ndritshëm me energji të lartë në qiellin tonë, një blazar i quajtur Markarian 501, i vendosur 460 milionë vite dritë larg në yjësinë e Herkulit. Për një total prej gjashtë ditësh në mars 2022, teleskopi mblodhi të dhëna mbi dritën me rreze X të emetuar nga avioni i blazarit.

Në të njëjtën kohë, observatorë të tjerë po matën dritën nga rrezet e tjera të gjatësisë valore, nga radio në optike, të cilat më parë ishin të vetmet të dhëna të disponueshme për Markarian 501.

Ekipi shpejt vuri re një ndryshim kurioz në dritën e rrezeve X. Orientimi i tij ishte dukshëm më i përdredhur, ose i polarizuar, sesa gjatësitë e valëve me energji më të ulët. Dhe drita optike ishte më e polarizuar se frekuencat e radios.

Megjithatë, drejtimi i polarizimit ishte i njëjtë për të gjitha gjatësitë e valëve dhe në linjë me drejtimin e avionit. Kjo, zbuloi ekipi, është në përputhje me modelet në të cilat goditjet në avionë prodhojnë valë goditëse që ofrojnë përshpejtim shtesë përgjatë gjatësisë së avionit. Më afër goditjes, ky përshpejtim është në maksimumin e tij, duke prodhuar rrezatim X. Më tej përgjatë avionit, grimcat humbasin energji, duke prodhuar emetim optik dhe më pas radio me energji më të ulët, me polarizim më të ulët.

“Ndërsa vala goditëse përshkon rajonin, fusha magnetike bëhet më e fortë dhe energjia e grimcave rritet”, thotë astronomi Alan Marscher nga Universiteti i Bostonit. “Energjia vjen nga energjia e lëvizjes së materialit që krijon valën e goditjes.”

Nuk është e qartë se çfarë i krijon goditjet, por një mekanizëm i mundshëm është që materiali më i shpejtë në avion të arrijë deri te grumbullimet që lëvizin më ngadalë, duke rezultuar në përplasje. Hulumtimet e ardhshme mund të ndihmojnë në konfirmimin e kësaj hipoteze.

Meqenëse blazaret janë ndër përshpejtuesit më të fuqishëm të grimcave në Univers dhe një nga laboratorët më të mirë për të kuptuar fizikën ekstreme, ky hulumtim shënon një pjesë mjaft të rëndësishme të enigmës.

Hulumtimet e ardhshme do të vazhdojnë të vëzhgojnë Markarian 501 dhe do ta kthejnë IXPE në blazare të tjera për të parë nëse mund të zbulohet polarizim i ngjashëm.