Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã bất đồng về vị trí các máy bay phản lực mạnh từ các lỗ đen phóng ra năng lượng của chúng. Một nghiên cứu mới sử dụng các kỹ thuật thống kê tiêu chuẩn và dựa vào rất ít giả thiết để xác định rằng các máy bay phản lực giải phóng năng lượng của chúng trong một khu vực gọi là hình xuyến phân tử, xa trung tâm của lỗ đen hơn nhiều so với một ứng cử viên chính khác, khu vực đường rộng. Phát hiện này có ý nghĩa đối với cách máy bay phản lực hình thành, tăng tốc độ và trở thành hình cột.
Các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà là những vật thể nặng nhất trong vũ trụ. Chúng có khối lượng từ khoảng 1 triệu đến 10 tỷ lần khối lượng của Mặt trời. Một số lỗ đen này cũng bắn ra những tia plasma khổng lồ, siêu nóng với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng. Cách chính mà các máy bay phản lực phóng ra năng lượng chuyển động mạnh mẽ này là bằng cách chuyển nó thành các tia gamma năng lượng cực cao. Tuy nhiên, Ph.D vật lý UMBC ứng cử viên Adam Leah Harvey nói, “Chính xác bức xạ này được tạo ra như thế nào là một câu hỏi mở.”
Máy bay phản lực phải xả năng lượng của nó ở đâu đó, và công việc trước đó không đồng ý ở đâu. Các ứng cử viên chính là hai vùng được tạo bởi khí và ánh sáng bao quanh các lỗ đen, được gọi là vùng vạch rộng và hình xuyến phân tử.
Máy bay phản lực của lỗ đen có khả năng chuyển đổi ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại ở một trong hai vùng thành tia gamma năng lượng cao bằng cách cho đi một phần năng lượng của nó. Nghiên cứu mới do NASA tài trợ của Harvey đã làm sáng tỏ tranh cãi này bằng cách đưa ra bằng chứng mạnh mẽ rằng các máy bay phản lực chủ yếu giải phóng năng lượng trong hình xuyến phân tử chứ không phải trong vùng đường rộng. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications và được đồng tác giả bởi các nhà vật lý Markos Georganopoulos và Eileen Meyer của UMBC.
Xa
Vùng đường rộng gần tâm hố đen hơn, ở khoảng cách 0,3 năm ánh sáng. Hình xuyến phân tử ở xa hơn nhiều – hơn 3 năm ánh sáng. Harvey giải thích: Mặc dù tất cả những khoảng cách này có vẻ rất lớn đối với những người không phải là nhà thiên văn học, nhưng công trình mới “cho chúng ta biết rằng chúng ta đang nhận được sự tiêu tán năng lượng ra xa lỗ đen ở các quy mô tương ứng”.
Harvey nói: “Những tác động là cực kỳ quan trọng đối với sự hiểu biết của chúng ta về máy bay phản lực do lỗ đen phóng ra. Vùng nào chủ yếu hấp thụ năng lượng của máy bay phản lực cung cấp manh mối về cách máy bay phản lực hình thành ban đầu, tăng tốc độ và trở thành hình cột. Ví dụ, “Nó chỉ ra rằng máy bay phản lực không đủ gia tốc ở quy mô nhỏ hơn để bắt đầu tiêu tán năng lượng.”
Các nhà nghiên cứu khác đã đề xuất những ý kiến trái ngược nhau về cấu trúc và hành vi của máy bay phản lực. Tuy nhiên, vì những phương pháp đáng tin cậy mà Harvey đã sử dụng trong công việc mới của họ, họ mong muốn kết quả sẽ được chấp nhận rộng rãi trong cộng đồng khoa học. “Các kết quả về cơ bản giúp hạn chế những khả năng – những mô hình khác nhau – hình thành phản lực.”
Trên nền tảng vững chắc
Để đưa ra kết luận của họ, Harvey đã áp dụng một kỹ thuật thống kê tiêu chuẩn được gọi là “bootstrapping” cho dữ liệu từ 62 lần quan sát máy bay phản lực hố đen. Harvey giải thích: “Rất nhiều điều có trước bài báo này phụ thuộc rất nhiều vào mô hình. Các bài báo khác đã đưa ra nhiều giả định rất cụ thể, trong khi phương pháp của chúng tôi là vô cùng chung chung”. “Không có nhiều điều để làm suy yếu phân tích. Đó là các phương pháp được hiểu rõ và chỉ sử dụng dữ liệu quan sát. Vì vậy, kết quả phải chính xác.”
Một đại lượng được gọi là yếu tố hạt giống là trọng tâm của phân tích. Yếu tố hạt giống cho biết sóng ánh sáng mà máy bay phản lực chuyển đổi thành tia gamma đến từ đâu. Nếu quá trình chuyển đổi xảy ra ở hình xuyến phân tử, một yếu tố hạt giống được mong đợi. Nếu nó xảy ra ở vùng dòng rộng, hệ số hạt giống sẽ khác.
Georganopolous, phó giáo sư vật lý và là một trong những cố vấn của Harvey, ban đầu đã phát triển khái niệm yếu tố hạt giống, nhưng “việc áp dụng ý tưởng về yếu tố hạt giống phải đợi một người có nhiều kiên trì, và người này là Adam Leah,”.
Harvey đã tính toán các yếu tố hạt giống cho tất cả 62 quan sát. Họ phát hiện ra rằng các yếu tố hạt giống nằm trong một phân phối chuẩn được căn chỉnh gần như hoàn hảo xung quanh giá trị mong đợi của hình xuyến phân tử. Kết quả đó gợi ý rõ ràng rằng năng lượng từ tia phản lực đang phóng ra thành sóng ánh sáng trong hình xuyến phân tử, chứ không phải trong vùng vạch rộng.
Tiếp tuyến và tìm kiếm
Harvey chia sẻ rằng sự hỗ trợ của các cố vấn của họ, Georganopoulos và Meyer, trợ lý giáo sư vật lý, là công cụ cho sự thành công của dự án. Harvey nói: “Tôi nghĩ rằng nếu không có họ cho phép tôi đi qua rất nhiều tiếp tuyến và tìm kiếm cách thực hiện mọi thứ, thì điều này sẽ không bao giờ đạt đến mức như hiện tại. “Bởi vì họ cho phép tôi thực sự đào sâu vào nó, tôi đã có thể rút ra nhiều điều hơn từ dự án này.”
Harvey tự nhận mình là một “nhà thiên văn học quan sát”, nhưng nói thêm, “Tôi thực sự là một nhà khoa học dữ liệu và một nhà thống kê hơn là một nhà vật lý.” Họ nói và thống kê là phần thú vị nhất của công việc này.
“Tôi chỉ nghĩ rằng thực sự tuyệt vời khi tôi có thể tìm ra phương pháp để tạo ra một nghiên cứu mạnh mẽ về một hệ thống kỳ lạ đến mức bị loại bỏ khỏi thực tế cá nhân của tôi.” Harvey nói. “Sẽ rất vui khi xem mọi người làm gì với nó.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Maryland Hạt Baltimore cung cấp . Bản gốc do Sarah Hansen viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :