Блазары являются одними из крупнейших и самых энергичных объектов во Вселенной. Из ядер этих активных галактик выстреливают струи материи (джеты), которые связаны с огромными выбросами гамма-лучей. Международная команда во главе с Ларсом Фурманном (Институт радиоастрономии Макса Планка, Бонн) впервые подтвердила связь между гамма-всплесками и их панданами (парными или схожими с другими объектами) в нескольких радиочастотах. Кроме того, исследователи раскрыли тайну места происхождении выбросов: они возникают в непосредственной близости от сверхмассивных черных дыр, находящихся в центре блазаров.
Особые виды далеких активных галактик показывают внутри них экстремальные процессы: вблизи вращающейся черной дыры с массой в несколько миллиардов солнц высвобождаются невообразимые количества энергии - и часто в виде гамма-фотонов в мега или даже гига-диапазоне. Такие количества энергии, очевидно, возникают за счёт "питания" центральной черной дыры окрестными звездами.
При этом внутри так называемого аккреционного диска в направлении массивного монстра материя движется по спиралевидным путям. Часть поступающего газа, связанного сильными магнитными полями, ускоряется почти до скорости света и выстреливает из галактического центра в космос двумя высокоэнергетическими плазменными струями перпендикулярно аккреционному диску.
Рисунок художника показывает центральную область активной галактики
Фото: © НАСА JPL/CalTech
Тем не менее, астрономы все еще детально не понимают некоторые из связанных с этим физических процессов:
- Как именно возникают высокоэнергетические гамма-фотоны?
- Откуда исходят сильные выбросы излучения, которое можно наблюдать вдоль всего электромагнитного спектра?
Новые инструменты и программы, которые могут координировать наблюдение разных областей длин волн и энергетических полей, открывают поразительные возможности ознакомления с крайними представлениями физики этих активных галактических ядер. Один из проектов, названный F-ГАММА (Fermi-GST AGN Multi-frequency Monitoring Alliance), позволяет одновременное изучение одиннадцати различных полос радиочастот.
Ученые, возглавляемые Ларсом Фурманном, в течение многих лет систематически наблюдали с помощью трёх радиотелескопов мирового класса - 100-метровой антенны Эффельсберг, 30-метрового телескопа IRAM (Пико Велета, Испания) и 12-метрового телескопа APEX в Чили - за регулярно появляющимся всплесками излучения примерно 60 ярких активных галактик.
Дополнительно к радиоданным исследователи имели высокоэнергетические данные запущенного в 2008 году в США космического телескопа Ферми и пользовались новыми статистическими методами для суммирования множества вспышек излучения в обоих диапазонах длин волн. В конечном итоге это показывает существенную связь между ними, остающуюся даже при разных радиочастотах.
Квартет телескопов, используемых для измерений в области радио- и гамма-лучей (Эффельсберг, APEX, Ферми и IRAM - по часовой стрелке с верхнего левого)
Фото: © MPIfR/N. Junkes, APEX-Team, NASA E/PO, Sonoma State University, Aurore Simonnet (Fermi), MPIfR
Исследование также доказывает, что вспышки в радиообласти видны в телескоп позже, чем соответствующие вспышки в диапазоне гамма-излучения, причем средняя задержка составляет 10-80 дней. "Кроме того, мы впервые можем видеть, что задержки в радиодиапазоне на более высоких частотах становятся все меньше", - говорит Эммануил Ангелакис (Институт радиоастрономии Макса Планка). При более высоких радиочастотах заглядывают в джет все глубже, поэтому исследователи делают вывод, что фотоны гамма-излучения действительно исходят из внутренней области струи.
С помощью измеренных временных задержек группа могла, наконец, оценить расстояния меньше нескольких 10 десятков световых лет между регионами в струе, где происходят радио-и гамма-вспышки. "На основе этих измерений мы можем для галактики 3C 454.3, одного из ярчайших источников гамма-излучения на небе, даже оценить, насколько далеко от самой центральной черной дыры возникает большинство гамма-фотонов, -говорит Ларс Фурманн. - При этом мы говорим о расстоянии лишь в несколько световых лет - это очень близко к основанию джета и и к центральному объекту". И это оказывает серьезное влияние на физические процессы, которые вызывают гамма-фотоны.
"Начиная с миссии спутника Compton в 1990-е годы, обсуждалось, находятся ли наблюдаемые всплески радиоизлучения в физической связи с аналогично появляющимися гамма-всплесками, -говорит Антон Цензус, директор Института радиоастрономии Макса Планка. - С помощью нашей систематической комбинации радиоданных из программы F-GAMMA и данных спутников Ферми, а также специальных методов анализа мы теперь, наконец, можем это подтвердить".
Источник:
Комментариев нет:
Отправить комментарий