Дело в джете. Астрофизики разгадали один из секретов блазаров.

Международная группа астрофизиков раскрыла тайну мощной вспышки блазара CTA 102, зафиксированной в декабре 2016 года. Ученые обнаружили, что амплитуда и продолжительность таких вспышек зависит не только от физических параметров излучающей области, но в первую очередь от геометрических характеристик джета — струи плазмы, которая вырывается из центра блазара, где располагается сверхмассивная черная дыра. В исследовании, результаты которого недавно были опубликованы в журнале Nature, приняли участие астрофизики Санкт-Петербургского госуниверситета, ученые Пулковской и Крымской обсерваторий.

Блазары — одни из самых высокоэнергетических объектов во Вселенной, активные ядра галактик, которые производят широкий спектр излучения и испускают релятивистский поток частиц. За несколько десятков лет изучения этих объектов ученые установили, что блазары демонстрируют мощную переменность излучения. Изучение характеристик переменности на различных участках электромагнитного спектра — от жесткого гамма-излучения до радиоволн — позволяет лучше понять механизм образования самого излучения, а также физические и кинематические условия как вблизи черной дыры, так и в сотнях световых лет от нее.

Особый интерес для ученых представляют кратковременные периоды в жизни блазара, когда наблюдаются такие вспышки излучения, при которых светимость объекта за несколько дней возрастает в сотни раз. Астрономы используют эти моменты как “увеличительное стекло”, позволяющее заглянуть в недоступные внутренние области джета. 

Один из таких эпизодов в истории блазара CTA 102, который 28 декабря 2016 года стал ярчайшим из тысяч известных сегодня блазаров, подробно проанализирован в статье Blazar spectral variability as explained by a twisting inhomogeneous jet (Nature). В исследовании представлены результаты наблюдений, выполненных на 39 телескопах 28 обсерваторий 15 стран. В опубликованной статье проанализированы данные от оптического до радиодиапазона.

“Мы обнаружили, что изменения в разных длинах волн происходят не синхронно. Так, во время вспышки CTA 102 в 2012 году радиоизлучение запаздывало относительно оптического, а в 2016-м ситуация была обратной — радиоизлучение предшествовало гигантской вспышке”, — рассказывает заведующий лабораторией наблюдательной астрофизики СПбГУ Валерий Ларионов.

По словам ученого, это свидетельствует о том, что излучение в данных диапазонах возникает в разделенных частях джета. Кроме того, подчеркивает астрофизик, сам джет искривлен (в первом приближении он имеет спиралевидную структуру) и постоянно меняет свою ориентацию в пространстве. В те моменты, когда угол между лучом зрения и областью, излучающей в данной длине волны, минимален, наблюдается максимальное усиление сигнала, которое мы видим как вспышку. Это свидетельствует о том, что, по крайней мере, у части блазаров основным фактором, определяющим амплитуду и продолжительность вспышек, являются изменения геометрических характеристик джета, а не физических параметров излучающих областей.

Международные наблюдательные проекты, использующие все возможности наземных и космических телескопов, позволят сделать выбор между конкурирующими теоретическими моделями структуры и физики активных ядер галактик, в частности, блазаров, считает профессор В.Ларионов.