Μυστηριώδη αντικείμενα στην άκρη του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος

Το ανθρώπινο μάτι είναι ζωτικής σημασίας για την αστρονομία. Χωρίς να μπορούμε να δούμε, το φωτεινό σύμπαν των πλανητών, των άστρων, των γαλαξιών κλπ θα ήταν κλειστό για μας, άγνωστο για πάντα. Παρ’ όλα αυτά, οι αστρονόμοι δεν μπορούν να μην γοητεύονται με το αόρατο.

Από άκρη σε άκρη, οι πρόσφατα ανακαλυφθείσες φυσαλίδες ακτίνων γάμμα εκτείνονται 50.000 έτη φωτός, ή περίπου το μισό της διαμέτρου του Γαλαξία μας, όπως φαίνεται σε αυτήν την εικόνα. Υπαινιγμοί για τις άκρες των φυσαλίδων παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά σε ακτίνες Χ (με το μπλε χρώμα), με το Παρατηρητήριο ROSAT στη δεκαετία του 1990. Το Fermi χαρτογράφησε τις ακτίνες γάμμα (σε χρώμα ματζέντα) οι οποίες εκτείνονται πολύ μακρύτερα από το επίπεδο του Γαλαξία.

Έξω από το βασίλειο της ανθρώπινης όρασης είναι ολόκληρο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα των θαυμάτων. Κάθε είδος ακτινοβολίας – από ραδιοκύματα έως τις ακτίνες γάμμα – αποκαλύπτει κάτι μοναδικό για το σύμπαν. Μερικά μήκη κύματος είναι καλύτερα για τη μελέτη των μαύρων οπών. Άλλα πάλι μας αποκαλύπτουν νεογέννητα άστρα και πλανήτες. Ενώ μερικά  φωτίζουν τα πρώτα χρόνια της κοσμικής ιστορίας.

Η NASA έχει πολλά τηλεσκόπια που δουλεύουν σε διάφορα μήκη κύματος στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Ένα από αυτά, το τηλεσκόπιο Fermi των ακτίνων-γ που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, έχει μόλις διασταυρωθεί με ένα νέο ηλεκτρομαγνητικό σύνορο.

“Με το Fermi είμαστε σε θέση να παράγουμε τον πρώτο χάρτη όλου του ουρανού σε ακτίνες πολύ υψηλής ενέργειας, με πολύ ενεργητικά φωτόνια," λέει ο Dave Thompson, ένας αστροφυσικός στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA.

"Η ενέργεια των φωτονίων σε αυτό το άκρο του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος ξεκινάει από τα 10 δισεκατομμύρια έως τα 100 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ."

Μια γιγαντιαίο δομή ακτίνων γάμμα ανακαλύφθηκε από την επεξεργασία των δεδομένων όλου του ουρανού που βρήκε το Παρατηρητήριο Fermi,  σε ενέργειες από 1 έως 10 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ Το χαρακτηριστικό σχήμα σαν αλτήρας (στο κέντρο) προκύπτει από το γαλαξιακό κέντρο και εκτείνεται 50 μοίρες βόρεια και νότια από το επίπεδο του Γαλαξία μας, από τον αστερισμό της Παρθένου έως τον αστερισμό του Ερωδιού (Grus).

Για σύγκριση το φως που βλέπουμε αποτελείται από φωτόνια με ενέργειες λίγα ηλεκτρονιοβόλτ. Το Fermi ανιχνεύει ακτίνες γάμμα με δισεκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια από αυτήν που ανιχνεύει το μάτι μας, από 20 εκατομμύρια έως και 300 δισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ. Αυτά τα φωτόνια των ακτίνων γάμμα είναι τόσο ενεργητικά, που δεν μπορούν να ανακλαστούν από τα κάτοπτρα και τους φακούς που βρίσκονται στα συνήθη τηλεσκόπια. Αντίθετα το Fermi χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα που μοιάζει περισσότερο με έναν μετρητή Γκάιγκερ από ένα τηλεσκόπιο. Αν μπορούσαμε να φορέσουμε "γυαλιά" που να έβλεπαν ακτίνες γάμμα, θα βλέπαμε σφαίρες ενέργειας από κοσμικά φαινόμενα, όπως τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και τις εκρήξεις υπερνόβα. Ο ουρανός θα φαινόταν να είχε μια φρενιτιώδη δραστηριότητα.

Προτού το Fermi πετάξει τον Ιούνιο του 2008, υπήρχαν μόνο τέσσερις γνωστές ουράνιες πηγές φωτονίων σε αυτό το φάσμα της ενέργειας. «Στα 3 χρόνια Fermi έχει βρει πάνω από 500 πηγές», λέει ο Dave Thompson.

Και τι βρίσκεται μέσα σε αυτό το νέο βασίλειο;

"Είναι ένα μυστήριο,” αναφέρει ο Dave Thompson,. "Περίπου το ένα τρίτο των νέων αυτών πηγών δεν συνδέονται καθαρά με οποιαδήποτε γνωστή πηγή ακτίνων γάμμα. Δεν έχουμε ιδέα τι είναι."

Τα υπόλοιπα όμως έχουν ένα κοινό γνώρισμα: την καταπληκτική ενέργεια.

“Μεταξύ αυτών είναι κάποιες εξαιρετικά ογκώδεις μαύρες τρύπες που ονομάζονται blazars. Πρόκειται για απομεινάρια υπερκαινοφανών εκρήξεων και ταχύτατα περιστρεφόμενα άστρα νετρονίων, τα γνωστά πάλσαρ."

Μερικές από τις ακτίνες γάμμα φαίνεται να προέρχονται από τις «φυσαλίδες Fermi» – γιγάντιες δομές που απορρέουν από το κέντρο του Γαλαξία μας και εκτείνονται σε μια έκταση, περίπου, 20.000 έτη φωτός πάνω και κάτω από το γαλαξιακό επίπεδο.

Το πώς ακριβώς σχηματίζονται οι φυσαλίδες αυτές είναι άλλο ένα μυστήριο.

Τώρα που ο πρώτος χάρτης του ουρανού είναι πλήρης, το Fermi εργάζεται πάνω σε μια άλλη, πιο ευαίσθητη και λεπτομερής έρευνα.

“Στα επόμενα χρόνια, το Fermi θα πρέπει να μας αποκαλύψει κάτι νέο για όλα αυτά τα φαινόμενα, όπως τι τα κάνει κι έχουν τέτοιου είδους εξωγήινα επίπεδα ενέργειας," λέει ο David Paneque, επικεφαλής αυτού του πρότζεκτ από το Ινστιτούτο Max Planck στη Γερμανία.

Science@NASA

______________________________________________________________
Αντικείμενα Blazars (BL Lac objects)

Είναι ένας τύπος ενεργού γαλαξία που χαρακτηρίζεται από μια πολύ γρήγορη (καθημερινή) μεταβλητότητα με μεγάλα ποσοστά στη συνολική λαμπρότητα, με καμία γραμμή εκπομπής, με ισχυρή μη θερμική ακτινοβολία, και εμφάνιση σαν άστρου. Ένα αντικείμενο Blazar είναι ένας ραδιογαλαξίας ευθυγραμμισμένος έτσι ώστε να κοιτάζουμε στην ίδια ευθεία με τον πίδακα, δηλαδή προς την ίδια την καρδιά του συστήματος ακριβώς στον πυρήνα. Επειδή κοιτάζουμε κατά μήκος ακριβώς του πίδακα βλέπουμε μια πολύ γρήγορη, ιδιαίτερα φωτεινή ακτινοβολία.

Είναι μια υποκατηγορία των AGN που παρατηρούνται στις υψηλότερες ενέργειες. Το Blazar θεωρείται ότι είναι ένας ενεργός γαλαξίας (AGN) που έχει έναν από τους σχετικιστικούς πίδακες να δείχνουν προς τη γη, έτσι ώστε να παρατηρούμε την εκπομπή από την περιοχή του πίδακα. Γι αυτό μοιάζουν με τους κβάζαρ, αλλά δεν είναι τόσο φωτεινοί. Οι εκπομπές στο ορατό φάσμα και η ακτινοβολία ακτίνων γάμμα  από τους blazar είναι χρονικά μεταβλητές με διαστήματα από μερικά λεπτά έως λίγες ημέρες. Αν και υπάρχουν θεωρίες ως προς τις αιτίες αυτής της μεταβλητότητας, τα λίγα στοιχεία που έχουμε δεν μας επιτρέπουν ακόμα να τις επιβεβαιώσουμε.

Μέχρι σήμερα περισσότερα από 60 αντικείμενα Blazars έχουν ανιχνευθεί από το πείραμα EGRET με το παρατηρητήριο ακτίνων γάμμα Compton. Όλα αυτά τα αντικείμενα εμφανίζονται να εκπέμπουν το μεγαλύτερο μέρος της βολομετρικής φωτεινότητάς τους (σε όλο το φάσμα ακτινοβολιών δηλαδή) στις ενέργειες ακτίνων γάμμα και, επιπλέον, είναι ισχυρές εξωγαλαξιακές ραδιοπηγές.

 physics4u