A mérést végző rádióantenna-rendszer                                                                                                                                                                                                                                      Magyar kutatók is részt vettek abban a csillagászati megfigyelésben, amelyet egy világméretű rádióantenna-hálózattal valósítottak meg. A mérés célpontja a PMN J0948+0022 jelű különleges aktív galaxismag volt.Az aktív galaxismagok (angol rövidítéssel: AGN, Active Galactic Nucleus) központi energiaforrása egy szuper-nagytömegű (akár milliárdnyi naptömegű) fekete lyuk, amely környezetéből anyagot fog be. Rádiótartományban fényes AGN-ek esetében az anyagbefogási korongra merőlegesen nagyenergiájú anyagkilövellések, úgynevezett jetek indulnak ki. A jetekben a mágneses erővonalak körül a töltött részecskék spirálvonalban, a fénysebességhez közeli sebességgel mozognak. Az általuk kibocsátott rádiósugárzást észleljük.

A már említett forrás az AGN-ek egy érdekes altípusa, a keskeny vonalas I. típusú Seyfert-galaxisok (NLS1) közé tartozik. Ezen objektumok fő jellemzője, hogy a központi fekete lyuk viszonylag kisebb (néhány tízmillió, de maximum 100 millió naptömegű) és alig 7%-uk sugároz rádiótartományban. Korábban indirekt mérési bizonyítékok alapján már feltételezték, hogy a rádióhangos NLS1-ek rádiósugárzása is relativisztikus jetekből származik, de bizonyíték nem volt rá.

A Föld körüli pályán keringő, gammatartományban méréseket végző Fermi műhold több NLS1 (köztük a PMN J0948+0022) gammasugárzását is észlelte. Ez egy meglepő eredmény volt, korábban még soha nem mértek sugárzást ilyen magas energiatartományban NLS1 típusú galaxisokból. Mivel a gammasugárzás tipikusan kompakt relativisztikus jetekhez köthető, ez egy újabb érv volt amellett, hogy ezek a „gyengébb” AGN-ek is tartalmaznak jeteket.

A kompakt rádiójetek feltérképezéshez a legalkalmasabb csillagászati mérési technika a jelenleg a legnagyobb felbontóképességet biztosító nagyon hosszú bázisvonalú interferometria (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) módszere. A VLBI módszer lényege, hogy egyszerre több, egymástól nagyon messze elhelyezkedő rádióantenna figyeli ugyanazt az égi objektumot. Az érzékelt jeleket rögzítik, majd később visszajátsszák és korrelálják. Ily módon az elérhető felbontás sokszorosa a résztvevő antennák egyedi felbontóképességének; konkrétan a felbontást a legnagyobb bázisvonal, azaz az antennák közötti legnagyobb távolság határozza meg. A rádióantennák összekapcsolt rendszere ebből a szempontból úgy működik, mint egyetlen hatalmas antenna, melynek átmérője megegyezik a leghosszabb bázisvonal hosszával. A Földre telepített antennák hálózatával centiméteres hullámhosszakon ezredívmásodpercnél is jobb felbontást lehet elérni. Az elmúlt években óriási fejlődésen ment át az úgynevezett elektronikus VLBI (e-VLBI) mérési módszer, ahol a távoli rádióteleszkópok és az interferenciát előállító központi számítógép (a korrelátor) szélessávú hálózaton optikai kábelekkel való összekötése révén valós idejű korrelációra van lehetőség. Így nem kell várni az antennáknál mágneses adathordozókra vett mérések összegyűjtésére és visszajátszására.A PMN J0948+0022 jelű forrást ilyen e-VLBI technika segítségével figyelték meg, 22 GHz-es frekvencián. A mérés úttörő abból a szempontból, hogy a három kontinensen (Európában, Ázsiában és Ausztráliában) elhelyezkedő antennák mindegyikéről érkező adatokat valós időben korrelálták. A leghosszabb bázisvonal 12458 km volt. Az így elérhető maximális felbontás néhányszor tíz mikroívmásodperc. (Ez körülbelül annak felel meg, amekkora szög alatt egy futball labda látszana a Holdon.) Korábban interkontinentális bázisvonalakon csak demonstrációs célokkal alkalmazták az e-VLBI technikát, először most használták tudományos mérésre. A központi korrelátor Hollandiában működött (Joint Institute for VLBI in Europe, JIVE).

A VLBI mérés egy több hullámhossz-tartományban, azonos időben végzett fényességmérési kampány része volt. A legfontosabb eredmény, hogy sikerült megerősíteni a feltételezést: a forrás valóban rendelkezik kompakt, relativisztikus jettel. Emellett az eredmények megmutatták, hogy az e-VLBI technikát sikeresen lehet alkalmazni akár interkontinentális léptékű hálózat esetén is. A valós időben végzett, gyors adatfeldolgozás lehetővé teszi, hogy a megfigyelt célforrásban bekövetkező bármilyen váratlan és érdekes esemény esetén más hullámhossz-tartományban működő teleszkópok egyből „becsatlakozzanak” az adott objektum tanulmányozásába.Az e-VLBI technikát az eddigi legkiterjedtebb módon használó kutatást a bolognai rádiócsillagászati intézet (Istituto di Radioastronomia) csillagásza, Marcello Giroletti vezette. Az eredményeket közlő cikk az Astronomy and Astrophysics folyóirat áprilisi számában jelenik meg. A társszerzők között két magyar kutató is szerepel: Paragi Zsolt  és Gabányi Krisztina. Mindketten az MTA-BME Fizikai Geodézia és Geodinamikai Kutatócsoport tagjai.                                                                                                                                                                                                                                     

Szerző: Gabányi Krisztina                                                                                                                                                                                                        

Forrás: Astronomy and Astrophysics, 2011. április

Kapcsolódó sajtóközlemény a JIVE oldalain.