Astronoomid leidsid kaugest galaktikast tohutu osakestekiirendi, mis on tõenäoliselt seotud kosmiliste kiirtega

67 miljoni valgusaasta kaugusel tekitab üks galaktika röögatusuuri mulle. Tuumseteks supermullideks (ingl nuclear superbubble) nimetatavaid struktuure tekitab tõenäoliselt galaktika keskmes asuv supermassiivne must auk.

NASA röntgenobservatooriumiga Chandra tehtud vaatlused näitavad, et spiraalgalaktika NGC 3079 tekitatud mullid kujutavad endast tegelikult tohutusuurt kosmilist osakestekiirendit, mille servad tekitavad kõrgenergeetilisi ja ülikiireid osakesi.

Tuumsed supermullid on nagu noorem versioon nn Fermi mullidest, mis esinevad ka meie Linnutee galaktikas. Astronoomide oletuste kohaselt tekivad need siis, kui galaktika keskmes paiknev supermassiivne must auk toitub (sellist musta auku nimetatakse aktiivseks galaktikatuumaks (ingl active galactic nucleus)).

Väiksem mudel Fermi mullidest

Kui must auk toitub — neelab endasse ümbritsevat ainet —, paiskuvad selle poolustest valguse kiirusele läheneval kiirusel välja meeletult võimsad plasmajoad. Pole päris selge, kuidas see protsess toimib, kuid astronoomid arvavad, et musta auku ümbritseva akretsiooniketta siseosa kanaldatakse pooluste poole ja paisatakse sealt üles piki musta augu välispinda kulgevaid magnetvälja-jõujooni.

Hüpoteesi kohaselt paiskuvad need plasmajoad kosmosesse ning lõikavad galaktilise tasandi all ja kohal olevasse ruumi suuri õõnsuseid. Linnutee Fermi mullide läbimõõt on umbes 50 000 valgusaastat, mis tähendab, et need tekitanud toitumine (kui see ikka oli toitumine) pidi toimuma väga ammu.

NGC 3079 mullid on mõnevõrra väiksemad — üks läbimõõduga 4900 valgusaastat, teine 3600 valgusaastat —, mis tähendab, et need on tõenäoliselt nooremad. Samas on need uurimiseks väga hea sihtmärk. Kuna mullid asuvad kaugel, on meil lihtsam neid täies ulatuses vaadelda, ja kuna need on nooremad, võivad need aidata meil paremini mõista taoliste struktuuride arengut.

Tohutu osakestekiirendi

Niisiis heitsid astronoomid Chandra abil galaktikale pilgu ja avastasid kogutud andmetest midagi kummalist — nimelt on galaktikast kiirgav kõige energilisem röntgenkiirgus võrreldav sünkrotronkiirgusega. Teisisõnu on tegemist hiiglasliku osakestekiirendiga. See on esimene vahetu tõend, mis kinnitab, et galaktilised mullid kiirgavad sünkrotronkiirgust — kuigi kummalisel kombel täheldati seda vaid väiksemas kahest mullist.

Musta auku ümbritseva tähtedevahelise gaasi sisse laienedes tekitavad mullid lööklaineid, mis omakorda tekitavad omavahel põimunud magnetväljasid. Michigani ülikooli uurimisrühma osutusel põrkavad osakesed mööda neid löök-magnetvälju ringi; lööklaine serva läbimisel antakse neile täiendav kiirendus.

Fermi mullid on kosmiliste kiirte põhjus?

Osakesed ei saa pärineda galaktika keskmest — mulli serva jõudes oleksid need kaotanud liiga palju energiat. Taoline kiirendi-efekt võib tekitada osakesi, mille energia on suurem suure hadronipõrguti LHC suutlikkusest. Kui see tõesti nii on, võib see selgitada veel ühe salapärase nähtuse — kosmiliste kiirte — algupära.

Kui Fermi mullid toimisid samuti osakestekiirendina, ja osa neist kiirendatud osakestest lipsas mullist välja, pole välistatud, et need jõudsid lõpuks kosmiliste kiirte kujul Maani.

„Tulevikus läbi viidavad põhjalikumad raadio- ja röngtenkiirgusvaatlused koos magnetväljade hoolika mõõtmise ja mudeldamise ning supermullide teoreetilise mudeldamisega eri stsenaariumides aitavad paremini uurida tugeva röntgenkiirguse ülejääki edelapoolses mullis ja paremini mõista galaktikatuumsete supermullide päritolu,“ kirjutasid uurijad teadustöö kokkuvõttes.

Uurimus ilmus teadusajakirjas The Astrophysical Journal