La miliarde de ani-lumină distanță, un „ochi” cosmic, de o strălucire copleșitoare, privește spre Pământ. Nu este opera unui stăpân malefic, deși asemănarea cu Ochiul lui Sauron din mitologia lui Tolkien este izbitoare. Este, de fapt, inima incandescentă a unei galaxii îndepărtate – un blazar numit PKS 1424+240 – surprinsă într-un detaliu fără precedent, după 15 ani de observații astronomice. Iar ceea ce au descoperit oamenii de știință în interiorul său ar putea rezolva, în sfârșit, una dintre cele mai mari enigme ale astrofizicii: cum reușesc aceste obiecte să lanseze unele dintre cele mai extreme particule din univers.
Blazarii sunt printre cele mai luminoase și mai energetice obiecte din cosmos. Ei sunt, în esență, nuclee galactice active, alimentate de găuri negre supermasive care devorează materia din jur și aruncă în spațiu jeturi de plasmă cu viteze apropiate de cea a luminii.
Chiar și printre acești giganți, PKS 1424+240 era un caz special. Observatorul de Neutrini IceCube l-a identificat ca fiind cel mai strălucitor blazar cunoscut care emite neutrini – „particule fantomă” care traversează materia aproape fără a interacționa – și, în același timp, strălucește puternic în raze gamma de foarte înaltă energie.
Această combinație i-a nedumerit pe oamenii de știință. Teoria convențională spunea că doar cele mai rapide jeturi de plasmă ar putea produce emisii atât de intense. Însă, observațiile radio ale jetului de la PKS 1424+240 îl arătau ca fiind relativ „leneș”. Ceva nu se potrivea.
O realizare tehnică: Un telescop de dimensiunea Pământului
Descoperirea a fost posibilă datorită rețelei de radiotelescoape Very Long Baseline Array (VLBA). Prin combinarea semnalelor de la zece antene radio, răspândite pe mii de kilometri în America de Nord, astronomii au creat un „telescop virtual” de dimensiunea Pământului, capabil de o rezoluție extraordinară. Timp de 15 ani, în cadrul programului MOJAVE, aceștia au colectat date despre PKS 1424+240 și, în final, au reușit să reconstruiască o imagine suficient de clară pentru a vedea chiar baza jetului.
„Când am reconstruit imaginea, a arătat absolut uimitor,” a declarat Yuri Kovalev, autorul principal al studiului publicat în jurnalul Astronomy & Astrophysics. „Nu am mai văzut niciodată așa ceva – un câmp magnetic toroidal aproape perfect, cu un jet țintit direct spre noi.”
Această orientare directă spre Pământ a rezolvat misterul. Pe de o parte, a explicat luminozitatea extremă, care este amplificată „cu un factor de 30 sau mai mult” din cauza perspectivei. Pe de altă parte, a explicat viteza aparent redusă a jetului, care este, de fapt, o „iluzie optică clasică”, cauzată de efectele de proiecție.
Motorul magnetic
Vederea directă „pe țeava” jetului le-a permis cercetătorilor să cartografieze, pentru prima dată, structura câmpului său magnetic folosind undele radio polarizate. Ei au descoperit că acesta este aranjat într-o formă de inel sau, posibil, de spirală, în jurul originii jetului. Această geometrie toroidală este crucială. Un astfel de câmp magnetic poate acționa ca un arc cosmic, înfășurându-se și aruncând particulele încărcate electric la energii extreme.
Acest mecanism este suficient de puternic pentru a accelera nu doar electronii (care produc undele radio și razele gamma), ci și protonii – sursa probabilă a neutrinilor de înaltă energie detectați de IceCube. „Rezolvarea acestui puzzle confirmă că nucleele galactice active cu găuri negre supermasive nu sunt doar acceleratoare puternice de electroni, ci și de protoni,” a adăugat Kovalev.
Un triumf al astronomiei moderne
Această descoperire este un triumf pentru programul MOJAVE și pentru astronomia modernă, care combină date de la diferite tipuri de observatoare (radio, gamma, neutrini) pentru a crea o imagine completă a celor mai violente fenomene din univers. „Când am început MOJAVE, ideea de a conecta într-o zi, în mod direct, jeturile îndepărtate ale găurilor negre cu neutrinii cosmici părea science-fiction,” a spus Anton Zensus, co-fondatorul programului. „Astăzi, observațiile noastre fac acest lucru realitate.”
