Radiogalaktyki to jedne z najintensywniej promieniujących ciał niebieskich. Jednak świecą przede wszystkim w promieniowaniu radiowym, a nie w świetle widzialnym. Fale radiowe generowane są gdy spowalniane są poruszające się z prędkościami podświetlnymi cząstki posiadające ładunek elektryczny. Ubytek ich energii jest zamieniany właśnie na ten rodzaj fal. Aż do niedawna nie wiadomo było w jaki sposób cząstki osiągają tak wielkie prędkości.

Grupa uczonych, między innymi z Uniwersytetu w Bonn, po raz pierwszy była w stanie ustalić w jakim dokładnie regionie galaktyki cząstki są przyspieszane. Ich odkrycie zostało opublikowane w październikowym numerze Science.

Radiogalaktyki to jedne z największych pojedynczych obiektów we Wszechświecie. Są wyjątkowo “hałaśliwe”: emitują fale radiowe, które mogą być rejestrowane w odległości wielu milionów lat świetlnych. Mowa tu o promieniowaniu, które nosi nazwę promieniowania synchrotronowego. Pojawia się ono w Kosmosie zawsze, gdy cząstki relatywistyczne (poruszające się prawie z prędkością światła) wpadają w pole magnetyczne i ich ruch ulega zaburzeniu.

Dzięki pracy grupy dr Karl-Heinz Macka z Bońskiego Instytutu Radioastronomii udało się precyzyjnie ustalić gdzie cząstki te są rozpędzane. W jądrach wielu radiogalaktyk znajdują się potężne czarne dziury o masach miliardów mas Słońca. Produkują one dwa dżety (strugi) składające się z bardzo szybkich elektronów (nie wiadomo dokładnie w jaki sposób to się dzieje). Dżety poruszają się przez wiele setek tysięcy lat świetlnych poprzez przestrzeń międzygalaktyczną. Tak jak samolot sprężający powietrze swoim dziobem, popychają one przed sobą rozrzedzoną materię. Podobnie jak w przypadku samolotu naddźwiękowego, dochodzi w końcu do powstania fali uderzeniowej, która jeszcze bardziej rozpędza cząstki naładowane. Następuje później gwałtowna strata energii prowadząca do spowolnienia cząstek. Pozostaje po tym zjawisku ślad, który początkowo obserwowany jest jako światło widzialne, później podczerwone, a ostatecznie jako niskoenergetyczne promieniowanie radiowe.

Promieniowanie radiowe jest widoczne przez radioteleskopy jako jasne punkty zwane “gorącymi plamami”. Fale produkowane na początku powstawania wspomnianego śladu były w przeszłości obserwowane bardzo rzadko i z bardzo niewielką rozdzielczością. Trójka astronomów (Almudena Prieto, Gianfranco Brunetti i Karl-Heinz Mack) zmienili to, przeprowadzając bardzo długą ekspozycję radiogalaktyki 3C445 za pomocą Very Large Telescope w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) w Chile. Byli w stanie udowodnić istnienie promieniowania hamowania w zakresie podczerwonym i widzialnym oraz ustalić region, z którego ono pochodzi. Profesor Uli Klein z Uniwersytetu w Bonn stwierdził, że po raz pierwszy udało się zobaczyć gdzie cząstki relatywistyczne tworzące dżet zaczynają tracić swoją energię.

Kiedy astronomowie byli w stanie zobaczyć dokładniej, gdzie powstaje ślad po utracie energii, dowiedzieli się również gdzie miało miejsce przyspieszanie: W obszarze około 15000 lat świetlnych za pierwszym “naddźwiękowym wybuchem” energia cząstek zwiększa się. Pojawiają się tam turbulencje, których efektem jest przyspieszanie. Turbulencje zdają się odkrywać od dżetu i rozpoczynać “żłobienie” przestrzeni międzygalaktycznej i tworzenie śladu.

Wykonane badania mają wielkie znaczenie dla zrozumienia natury radiogalaktyk.

Autor

Michał Matraszek