— Published on 10/11/2014 / Bug.hr.
Naše znanje o svemiru raste doslovno iz dana u dan. A taj se rast ne sastoji samo od dosadnog popunjavanja manje važnih detalja kozmičke slagalice, nego sve češće od postepenog ali neminovnog razotkrivanja velikih pitanja s popisa nerješenih problema fizike. Primjerice kvazari i provale gama-zraka su desetljećima bili najveći misterij astrofizike. Danas je njihova priroda uglavnom poznata. Naravno, raskrinkavanjem svakog fenomena pojavljuju se nove pojedinosti koje traže odgovore. Jedan od takvih detalja vezan uz kvazare i provale gama-zraka je astrofizički mlaz – ekstremno snažan i dugačak tok plazme čiji je nastanak povezan s crnom rupom. Krajem prošlog tjedna, jedan od najutjecajnijih znanstvenih časopisa – Science – objavio je rad važan za razumijevanje nastanka astrofizičkih mlazova, što je prvo od pitanja s astrofizičog dijela popisa nerješenih problema fizike. Posebno zanimljiva pojedinost vezana uz taj rad je... Ma ne, to ću ipak otkriti tek na kraju priče.
Krenimo s kvazarima. Ti kozmički objekti bili su otkriveni početkom 1960-ih, a danas su već dio opće kulture. Naziv kvazar skovan je kao akronim od "quasi-stellar" što znači "poput zvijezde". Kvazari su izgledali točkasto, poput zvijezda, ali se po spektru znalo da nisu zvijezde. Spektar je, inače, raspodjela intenziteta emitiranog zračenja u ovisnosti o valnoj duljini. Iz spektra možemo saznati nevjerojatno mnogo o nekom dalekom objektu. Oblik spektra otkriva, primjerice, vrstu procesa u kojem nastaje zračenje. Spektralne linije otkrivaju kemijski sastav objekta. Pomak spektralnih linija otkriva brzinu objekta. Da nismo naučili snimati i čitati spektre, naše znanje o svemiru ostalo bi vrlo ograničeno.
Iz kategorije zagonetnih objekata kvazari su brzo prešli u kategoriju šokantnih objekata. Otkriveno je, naime, da su nevjerojatno daleko, na najvećim udaljenostima do kojih uopće možemo vidjeti. A iz opaženog intenziteta i te udaljenosti ispadalo je da kvazari imaju nezamislivo veliku snagu. Nije bilo ni najmanje jasno što bi to moglo sjajiti stotinjak puta jače od jedne cijele velike galaksije kakva je recimo Mliječni put. Onda je 1980-ih predložen model kvazara koji je od tada do danas prikupio brojne potvrde i postao dominantan (no, znanstvenici uvijek predlažu alternativne ideje i pokušavaju za njih naći potvrde, tako znanost funkcionira). Prema tom modelu, kvazar je kompaktno središte masivne galaksije koje se sastoji od supermasivne crne rupe koju okružuje akrecijski disk. Akrecija je proces prikupljanja okolne materije, a materija se prikuplja zbog gravitacijskog privlačenja crne rupe. Zamislite da ispustite ogromni kamen s vrha visoke zgrade dolje na pločnik. Njegova gravitacijska potencijalna energija u dodiru s tlom prijeći će u ogromnu kinetičku energiju dovoljnu da iskopa krater i razbaca komade pločnika daleko oko njega. Na sličan način kvazar dobiva energiju iz pada okolne materije prema crnoj rupi. Ali postoji jedna važna razlika u načinu na koji se oslobađa većina energije kod kvazara. Ona se ne emitira izotropno (jednako u svim smjerovima), nego jako usmjereno, u obliku dva nasuprotna mlaza.
Točan mehanizam nastanka tih mlazova je trenutno aktualna tajna kvazara. I ne samo kvazara. Postoji šira klasa objekata, nazivamo ih aktivnim galaktičkim jezgrama, koje imaju istu građu kao kvazari: supermasivnu crnu rupu, akrecijski disk i astrofizičke mlazove. Osima kvazara, aktivnim galaktičkim jezgrama pripadaju, primjerice, radiogalaksije i blazari. Zapravo, svi su ti objekti jedno te isto, ali ih mi vidimo različito samo iz jednog razloga – smjera mlaza u odnosu na smjer našeg opažanja. U tom su smislu najzanimljiviji blazari jer je njihov mlaz usmjeren prema Zemlji. Gledajući blazar mi gledamo uzduž mlaza i opažamo zračenje koje u mlazu nastaje. A to zračenje pokriva cijelo elektromagnetsko područje: od radiovalova do visokoenergijskih gama-zraka. I vrlo je promjenjivo.
Konačno, spomenuti rad u časopisu Science, koji je ponudio ključ razumijevanja nastanka astrofizičkih mlazova, objavila je kolaboracija MAGIC, a odnosi se na opažanja blazara IC 310 u području visokoenergijskih gama-zraka. Nagle promjene u intenzitetu (ili bljeskovi) zračenja tog blazara opažene su na dosad najmanjoj vremenskoj skali – ispod pet minuta. Bez ulaženja u ikakve tehničke detalje instrumenta, opažanja, analize ili teorijskog modela mlazova, skočit ću odmah na zaključak: mlazovi (koji inače mogu biti dugački i do sto tisuća svjetlosnih godina – kao promjer naše galaksije) nastaju mnogo bliže samom središtu blazara, nego što se to dosad smatralo. Nastaju blizu samog horizonta događaja središnje supermasivne crne rupe.
Nisam zaboravio na pikanteriju najavljenu u uvodu. Evo je – kolaboraciju MAGIC čini oko 150 znanstvenika iz deset zemalja: Španjolske, Njemačke, Italije, Finske, Bugarske, Švicarske, Poljske, Indije, Japana i – Hrvatske. A hrvatsku grupu u MAGIC-u čini devet fizičara iz Splita, Rijeke i – Zagreba. Zagrebačku grupu, s Instituta Ruđer Bošković, pak čini četvero fizičara od kojih je jedan – autor ovog teksta.