Ταχέως μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία αποκαλύφθηκαν σε πίδακες μαύρων τρυπών.

Οι υπερμαζικές μαύρες τρύπες εκτοξεύουν μαγνητισμένο πλάσμα με σχετικιστικές ταχύτητες, που ονομάζουμε πίδακες. Όταν αυτοί οι πίδακες είναι στραμμένοι προς τη Γη, η εκπομπή τους υπόκειται σε φαινόμενα που προβλέπονται από τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, καθιστώντας τα φωτεινότερα και πιο μεταβλητά από ότι είναι στην πραγματικότητα. Αυτά τα συστήματα ονομάζονται blazars και είναι από τα φωτεινότερα αντικείμενα στο Σύμπαν.

Το φως στα blazars παράγεται από σχετικιστικά ηλεκτρόνια που επιταχύνονται στον πίδακα ενώ ρέουν κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου. Τα ηλεκτρόνια παράγουν ακτινοβολία σύγχροτρον η οποία είναι εξαιρετικά κατευθυντική. Η κατευθυντικότητα της εκπομπής που επιβάλλεται από την κατανομή του μαγνητικού πεδίου στον πίδακα ευθυγραμμίζει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που συνθέτουν το φως, προκαλώντας αυτό που ονομάζουμε πολωμένη εκπομπή. Επομένως, μετρώντας τις χρονικές μεταβολές στον βαθμό πόλωσης (δηλαδή πόσο από αυτό το φως που βλέπουμε είναι πολωμένο) και τη γωνία πόλωσης (ο προσανατολισμός των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων), οι αστρονόμοι μπορούν να μελετήσουν τη δομή του μαγνητικού πεδίου σε αυτούς τους πίδακες.

Το αστεροσκοπείο Σκίνακα έχει πρωτοστατήσει στη μελέτη της εξέλιξης τον μαγνητικών πεδίων σε πίδακες με πολλά πειράματα, με το BOOTES να είναι το πιο πρόσφατο. Όλες οι προηγούμενες προσπάθειές μας είχαν δώσει ενδείξεις ότι τα μαγνητικά πεδία μπορεί να μεταβάλλονται γρήγορα, πολύ πιο γρήγορα από ότι είχαμε ήδη παρατηρήσει, αλλά τέτοιες γρήγορες διακυμάνσεις ήταν πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν.

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Astronomy and Astrophysics με επικεφαλής τον Δρ. Ι. Λιοδάκη και άλλα μέλη του Ινστιτούτου Αστροφυσικής (ΙΑ), είχε ως στόχο να ανακαλύψει πόσο γρήγορα μπορεί πραγματικά να μεταβληθεί το μαγνητικό πεδίο σε ένα πίδακα. Το IA συντόνισε 15 τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο για ένα πείραμα που ονόμασαν Non-stOp Polarization Experiment (NOPE). Το NOPE βασίζεται στην περιστροφή της Γης για να παρατηρεί συνεχώς ένα blazar για περισσότερες από 24 ώρες. Εάν τα τηλεσκόπια είναι τοποθετημένα στρατηγικά σε διαφορετικές χρονικές ζώνες, και με λίγο καλό καιρό, μπορείς να εγγυηθείς ότι σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή τουλάχιστον ένα τηλεσκόπιο παρατηρεί τον στόχο. ‘Ετσι, οι παρατηρήσεις μπορούν να συνεχιστούν αδιάκοπα χωρίς την ανατολή του Ήλιου να μπορεί να τις σταματήσει.  
 

Χρειάστηκαν επτά ημέρες και 33 αστρονόμοι σε 11 χώρες, αλλά η ομάδα βρήκε αυτό που έψαχνε (Εικόνα: BLLac_NOPE.png). Αυτά τα πρωτοφανή δεδομένα αποκάλυψαν τις γρήγορες αλλαγές του μαγνητικού πεδίου που υποψιάζοντα οι αστρονόμοι, και παρέχουν μοναδικές ευκαιρίες για τη μελέτη της φυσικής των πιδάκων και την κατανόηση της επιτάχυνσης των σωματιδίων που λαμβάνει χώρα. Όντως, η σύγκριση των παρατηρήσεων με τα πιο σύγχρονα μοντέλα έδειξε ενθαρρυντικά αποτελέσματα, αλλά και ότι κανένα από τα υπάρχοντα μοντέλα δεν μπορεί να περιγράψει πλήρως το εύρος της μεταβλητότητας της πόλωσης που παρατηρείται σε αυτές τις ακόμα πολύ αινιγματικές πηγές.
 

Άρθρο: “Testing particle acceleration in blazar jets with continuous high-cadence optical polarization observations”, I. Liodakis et al.,  2024, A&A, 689, 200 – September 2024