Astronomi su prvi put izravno detektirali kako turbulencija u međuzvjezdanom prostoru iskrivljuje radiovalove koji prolaze kroz Mliječnu stazu. Rezultat, objavljen u časopisu The Astrophysical Journal Letters, mogao bi pomoći u izoštravanju budućih snimaka supermasivne crne rupe u središtu naše galaksije.
Daleki kvazar kao svjetiljka iza nemirnog plina
Kako sam već pisao u prethodnim člancima, prostor između zvijezda nije prazan. U njemu se nalaze oblaci ioniziranog plina i elektrona koji se stalno gibaju, miješaju i stvaraju turbulentna područja. Kada radiovalovi iz udaljenih izvora prolaze kroz takav materijal, njihov se put mijenja. Slika izvora tada do nas ne stiže onakva kakva bi bila bez tog međuzvjezdanog “filtra”.
Astronomi su taj učinak dugo koristili kao neizravan dokaz da turbulencija postoji, ali njezinu je strukturu bilo teško odrediti. Nova studija, koju je vodio Centar za astrofiziku Harvard & Smithsonian (CfA), donosi prvi izravan pogled na to kako ta turbulencija oblikuje svjetlost.
Za mjerenje su odabrali kvazar TXS 2005+403, snažan radiosignal koji dolazi iz objekta pogonjenog supermasivnom crnom rupom.
Kvazar TXS 2005+403 udaljen je oko 10 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje. Iako ga na nebu vidimo u smjeru zviježđa Labud, signal koji dolazi do nas najprije mora proći kroz turbulentan dio Mliječne staze u istom smjeru. Ondje se radiovalovi snažno raspršuju, pa upravo ta linija pogleda astronomima služi kao prirodni test za međuzvjezdanu turbulenciju.
Umjesto glatke mrlje pojavile su se postojane šare
Znanstvenici su analizirali gotovo deset godina arhivskih opservacija mreže NSF Very Long Baseline Array, poznate kao VLBA. Riječ je o sustavu od deset radioteleskopa raspoređenih diljem Sjedinjenih Država, kojim upravlja Nacionalni radioastronomski opservatorij SAD-a.
Prema jednostavnom modelu, radiovalovi kvazara nakon prolaska kroz turbulentno područje Mliječne staze trebali su se razliti u glatku, blijedu mrlju. Podaci su, međutim, pokazali složeniju sliku.
Signal se nije izgubio u jednolikom raspršenju, kako se očekivalo, nego se pojavio u postojanim, nepravilnim strukturama. Takav raspored nije mogao potjecati od samog kvazara.
Alexander Plavin, astronom iz inicijative Black Hole Initiative pri Centru za astrofiziku Harvard & Smithsonian i glavni autor rada, istaknuo je da većina onoga što se vidi u radiopodacima ne dolazi iz kvazara. Izgled signala oblikuje raspršenje u turbulentnom dijelu Mliječne staze kroz koji radiovalovi prolaze.
Posebno je iznenadilo to što su signal zabilježili i najudaljeniji parovi teleskopa u mreži VLBA. Prema običnom modelu raspršenja, oni ne bi trebali vidjeti sliku kvazara. Ipak, zabilježili su slab, ali jasan trag njegova radiosignala.
To je bio presudan dokaz. Signal se ponašao onako kako se očekuje od radiovalova koje oblikuje međuzvjezdana turbulencija, a ne kao jednostavno raspršena slika udaljenog izvora.
Turbulencija na razmjerima Sunčeva sustava
Važan dio nalaza jest postojanost raspršenja u tom smjeru kroz galaksiju. Astronomi, prema svemu sudeći, ne gledaju prolazan poremećaj, nego stvarnu strukturu u međuzvjezdanom mediju.
Ta se turbulencija pojavljuje na razmjerima usporedivima s veličinom Sunčeva sustava. Takva mjerenja pomažu objasniti kako se energija prenosi kroz galaksiju i kako se međuzvjezdani plin ponaša prije nego što se u gušćim područjima počne sažimati i stvarati nove zvijezde.
Riječ nije samo o tehničkom problemu radioastronomije. Međuzvjezdani plin određuje uvjete u kojima nastaju zvijezde, a turbulencija utječe na to gdje će se plin zgusnuti i koliko će se brzo taj proces razvijati. Izravno mjerenje njezine strukture daje astronomima bolji uvid u jedan od temeljnih procesa u životu galaksije.
Put prema oštrijoj slici crne rupe u središtu Mliječne staze
Isti učinak otežava i snimanje Sagittariusa A*, supermasivne crne rupe u središtu Mliječne staze. Radiovalovi koji dolaze iz tog područja prolaze kroz međuzvjezdani materijal između galaktičkog središta i Zemlje, pa se dio signala na tom putu raspršuje i izobličuje.
To vrijedi i za podatke teleskopa Event Horizon. Slike Sagittariusa A* ne ovise samo o samoj crnoj rupi, nego i o materijalu kroz koji njezina svjetlost prolazi prije nego što stigne do teleskopa.
Što astronomi bolje razumiju međuzvjezdani materijal kroz koji signal prolazi, to će preciznije moći ukloniti njegov utjecaj iz podataka.
Novo mjerenje zato je važno i za buduće slike crnih rupa. Ako se raspršenje može opisati kroz vrijeme i na različitim frekvencijama, astronomi će lakše razdvojiti ono što pripada samom izvoru od onoga što je signalu dodala Mliječna staza.
Istraživački tim već provodi novu kampanju opservacija mrežom NSF VLBA, koja će trajati tijekom 2026. godine. Cilj je izmjeriti svojstva turbulentnog područja kroz koje prolazi signal i pratiti kako se ono mijenja dok se plin giba u odnosu na Zemlju.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
Izvori i publikacija
Direct Very Long Baseline Interferometry Detection of Interstellar Turbulence Imprint on a Quasar: TXS 2005+403
Časopis / izvor: The Astrophysical Journal Letters
