Πίδακες – πίδακες παντού!

Στην πιο πρόσφατη έκδοση του Science, ο Carlos Carrasco-Gonzalez και οι συνεργάτες του γράφουν για το πώς τις παρατηρήσεις τους για τις ραδιο-εκπομπές από νεαρά αστρικά αντικείμενα (YSO) ρίχνουν φως σε ένα από τα άλυτα προβλήματα στην αστροφυσική. Ποιοι είναι οι μηχανισμοί που διαμορφώνουν τα ρεύματα του πλάσματος που είναι γνωστοί ως πολικοί πίδακες; 

Διπολικός πίδακας από ένα νεαρό αστρικό αντικείμενο (YSO)

Οι αστρονόμοι βλέπουν πολικούς πίδακες (που εκτοξεύονται από τους πόλους αστρονομικών αντικειμένων) σε πολλά σημεία στο Σύμπαν. Οι μεγαλύτεροι πολικοί πίδακες είναι εκείνοι που παρατηρήθηκαν σε ενεργούς γαλαξίες, όπως τα κβάζαρ. Βρίσκονται επίσης σε εκπομπές ακτίνων-γ, σε κατακλυσμιαία μεταβλητά άστρα, σε δυαδικά συστήματα ακτίνων-Χ και πρωτοάστρα κατά την διαδικασία της κύριας ακολουθίας των άστρων. Όλα αυτά τα αντικείμενα έχουν πολλά κοινά χαρακτηριστικά: μια κεντρική βαρυτική πηγή, όπως μια μαύρη τρύπα ή ένα λευκό νάνο, ένα δίσκο προσαύξησης, διασκορπισμένη ύλη που κινείται σε τροχιά γύρω από την κεντρική μάζα, καθώς και ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο.


Σχετικιστική εκτόξευση πίδακα από ένα AGN (ενεργός γαλαξιακός πυρήνας)

Όταν εκλύονται σωματίδια σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός, αυτοί οι πίδακες λέγονται σχετικιστικοί. Αυτοί είναι συνήθως οι πίδακες που παράγονται από μαύρες τρύπες σε ενεργούς γαλαξίες. Αυτοί οι πίδακες εκπέμπουν ενέργεια με τη μορφή ραδιοκυμάτων που παράγονται από τα ηλεκτρόνια, καθώς αυτά ακολουθούν σπειροειδείς τροχιές γύρω από μαγνητικά πεδία, μια διαδικασία που ονομάζεται εκπομπή σύγχροτρον. Εξαιρετικά μακρινοί ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες (AGN), έχουν χαρτογραφηθεί με μεγάλη λεπτομέρεια με τη βοήθεια ραδιο-συμβολομέτρων, όπως το Very Large Array στο Νέο Μεξικό. Οι εκπομπές αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκτιμηθεί η κατεύθυνση και η ένταση των μαγνητικών πεδίων των AGN, αλλά άλλες βασικές πληροφορίες, όπως η ταχύτητα και το ύψος της απώλειας της μάζας, δεν είναι γνωστές με ακρίβεια.

Από την άλλη πλευρά, οι αστρονόμοι γνωρίζουν πολλά σχετικά με τους πολικούς πίδακες που εκπέμπονται από τα νεαρά άστρα μέσω των γραμμών εκπομπής στα φάσματα τους. Η πυκνότητα, η θερμοκρασία και η ακτινική ταχύτητα σε γειτονικούς αστρικούς πίδακες μπορούν να μετρηθούν αρκετά καλά. Το μόνο πράγμα που λείπει από την συνταγή είναι η ισχύς του μαγνητικού πεδίου. Κατά ειρωνικό τρόπο, αυτό είναι το μόνο πράγμα που μπορούμε να μετρήσουμε καλά στους μακρινούς γαλαξιακούς πυρήνες AGN. Φαινόταν απίθανο ότι αυτοί οι αστρικοί πίδακες θα μπορούσαν να παράγουν εκπομπές συγχρότρου, δεδομένου ότι οι θερμοκρασίες σε αυτούς τους πίδακες συνήθως είναι μερικές χιλιάδες βαθμούς μόνο. Τα συναρπαστικά νέα από την εργασία του Carrasco-Gonzalez είναι ότι οι πίδακες από τα νεαρά αστέρια εκπέμπουν ακτινοβολία σύγχροτρον, που τους επέτρεψε να μετρήσουν την ισχύ και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου για το πολύ μεγάλο αντικείμενο Herbig-Haro, το HH 80-81, ένα πρωτοάστρο με 10-πλάσια μάζα και 17.000 φορές πιο φωτεινό από τον Ήλιο μας.

Τέλος, η απόκτηση δεδομένων που να συνδέονται με την ένταση και τον προσανατολισμό των μαγνητικών γραμμών στα YSO και η ομοιότητά τους με τα χαρακτηριστικά των AGN, προτείνουν ότι μπορεί να είμαστε πολύ πιο κοντά στην κατανόηση της κοινής καταγωγής σε όλους τους αστροφυσικούς πίδακες.