קרדיט תמונה: האבל
מדענים מאוניברסיטת קליפורניה העובדים במעבדה הלאומית של לוס אלמוס הציעו תיאוריה חדשה שתסביר את תנועתם של שדות אנרגיה עצומים בגלקסיות רדיו ענקיות (GRGs). התיאוריה יכולה להיות בסיס להבנה חדשה לחלוטין של הדרכים בהן קרניים קוסמיות - וגלי הרדיו החתימים שלהן - מתפשטות ונסיעות במרחב הבין-גלקטי.
במאמר שפורסם החודש בכתב העת The Astrophysical Letters, המדענים מסבירים כיצד חיבור מחדש של שדה מגנטי עשוי להיות אחראי לתאוצה של אלקטרונים יחסיים בתוך נפחים גדולים בין גלקקטיים. כלומר, תנועת חלקיקים טעונים בחלל המופעלים במקור על ידי חורים שחורים מאסיביים.
"אם ההבנה שלנו של התהליך הזה נכונה," אומר האסטרופיזיקאי פילוס קרונברג של לוס אלמוס, "זה יכול להיות שינוי פרדיגמה בחשיבה הנוכחית על טיבם של GRGs וקרניים קוסמיות."
החוקרים עדיין לא מבינים היטב מדוע מתרחש חיבור שדה מגנטי מחדש, אך ידוע על כך: הבנה מעמיקה יותר של המנגנון עשויה להיות בעלת יישומים חשובים כאן על פני כדור הארץ, כמו יצירת מערכת של כליאה מגנטית לכורים לאנרגיה היתוך.
אם התיאוריה של מדעני לוס אלמוס נכונה, לתגלית יש גם תוצאות אסטרופיזיות רחבות היקף. פירוש הדבר שחיבור מחדש של שדה מגנטי או תהליך המרת אנרגיה יעיל אחר של שדה לחלקיקים עשוי להיות מקור עיקרי לכל מקורות הרדיו החיצוניים, ואולי גם לחלקיקים המסתוריים של "חלקיקי ה- Ray High Energy Cosmic Ray".
גלקסיות רדיו ענקיות הן אובייקטים שמימיים עצומים הפולטים רצף של אורכי גל רדיו הניתנים לגילוי באמצעות טלסקופים רדיו כמו אלה במערך הגדול מאוד בסוקורו, נ.מ. בעזרת נתונים מקיפים על שבע גלקסיות הרדיו הגדולות ביקום שנאספו בשני העשורים האחרונים, החוקרים הצליחו לחקור שדות אנרגיית קרניים קוסמית המגורשים ממרכזי GRGs - שכמעט בטוחים להכיל חורים שחורים סופר-מסיביים - כלפי חוץ כמו כמה מיליוני שנות אור לחלל בין-גלקטי (שנת אור = 5,900,000,000,000 מיילים).
מה שהגיעו למסקנה של חוקרי לוס אלמוס הוא שתכולת האנרגיה הגבוהה של גלקסיות הרדיו הענקיות הללו, מבני השדה המגנטי הגדול המסודר שלהם, היעדר זעזועים גדולים בקנה מידה וצפיפות גז פנימית נמוכה מאוד מצביעים על המרה ישירה ויעילה של השדה המגנטי לאנרגיית חלקיקים בתהליך שאסטרופיסיקאים מכנים חיבור מחדש של שדה מגנטי. חיבור מחדש של שדה מגנטי הוא תהליך בו קווי שדה מגנטי מתחברים ונעלמים, וממיר את האנרגיה של השדה לאנרגיית חלקיקים. חיבור מחדש נחשב לתהליך מפתח בקורונה של השמש לייצור התלקחויות סולאריות ובמכשירי ניסוי היתוך הנקראים טוקאמקים. זה מתרחש גם באינטראקציה בין רוח השמש לשדה המגנטי של כדור הארץ ונחשב כגורם העיקרי לסערות מגנטוספריות.
המחקר קבע כי המדידה של תכולת האנרגיה הכוללת של לפחות אחת מגלקסיות הרדיו הענקיות הללו - שלפי ההערכה היא שבמרכזה חור שחור עם מסה השווה למאה מיליון פעמים מזה של השמש שלנו - הייתה 10 61 גרסאות. ארגסיות הן מדד לאנרגיה שבה ארגז אחד הוא כמות האנרגיה הדרושה להעלמת גרם אחד של משקל למרחק של סנטימטר אחד. רמת אנרגיה זו של 10 61 ergs היא פי כמה יותר מהאנרגיה התרמו-גרעינית שיכולה להשתחרר על ידי כל הכוכבים בגלקסיה, ומציעה הוכחה משמעותית לחוקרים כי מקור האנרגיה המדודה לא יכול להיות היתוך סולרי טיפוסי או אפילו סופרנובות.
בנוסף לתכולת האנרגיה הגבוהה, המבנה הגדול והמסודר של השדה המגנטי והיעדר זעזועים גדולים בקנה מידה גדול - כמו אלה שעלולים להימצא מפיצוץ סופרנובה - הביאו את המדענים להאמין כי תהליך חיבור שדה מגנטי מחדש בעבודה.
בנוסף לקרונברג, התיאוריה היא תוצאה של עבודתם של מדעני לוס אלמוס סטירלינג קולגייט, הואי לי וקוונטין דופטון. המחקר מומן על ידי מימון המחקר והפיתוח במעבדות לוס אלמוס (LDRD). LDRD מממן מחקר ופיתוח בסיסי ויישומי תוך התמקדות במושגים יצירתיים שנבחרו לפי שיקול דעתו של מנהל המעבדה.
המעבדה הלאומית של לוס אלמוס מופעלת על ידי אוניברסיטת קליפורניה עבור המינהל הלאומי לביטחון גרעיני (NNSA) של מחלקת האנרגיה האמריקאית ועובדת בשיתוף עם המעבדות הלאומיות של Sandia ו- Lawrence Livermore לתמיכה ב- NNSA במשימתה.
לוס אלמוס משפרת את הביטחון הגלובלי על ידי הבטחת הבטיחות והביטחון במאגר הגרעין האמריקאי, פיתוח טכנולוגיות להפחתת האיומים מכלי נשק להשמדה המונית ושיפור מורשת החומרים הסביבתיים והגרעיניים של המלחמה הקרה. יכולותיה של לוס אלמוס מסייעות למדינה בטיפול בבעיות אנרגיה, סביבה, תשתיות ובעיות ביולוגיות.
המקור המקורי: פרסום חדשות המעבדה הלאומית בלוס אלמוס
