Анализируя многоволновые данные из различных космических телескопов и астрономических наблюдений, китайские астрономы исследовали долгосрочную изменчивость блазара, известного как PKS 0727-11. Результаты нового исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal, предоставляют больше информации о природе и поведении этого блазара.

Блазары — это очень компактные квазары, связанные с сверхмассивными черными дырами (СМЧД) в центрах активных гигантских эллиптических галактик. Они принадлежат к более широкой группе активных галактик, которые содержат активные галактические ядра (АГЯ), и являются наиболее многочисленными экстрагалактическими источниками гамма-лучей. Их характерные черты — это релятивистские джеты, направленные почти точно в сторону Земли.

На основе их оптических эмиссионных свойств астрономы делят блазары на два класса: квазары с плоским спектром радиоизлучения (FSRQ), которые имеют выраженные и широкие оптические линии эмиссии, и объекты BL Лацерта (BL Lacs), которые их не имеют.

PKS 0727-11 — это FSRQ с красным смещением примерно 1.59, связанный с источником гамма-излучения 4FGL J0730.3-1141. Он был впервые идентифицирован в 1966 году как часть каталога радиоисточников Parkes.

Предыдущие наблюдения PKS 0727-11 показали, что у него непрозрачный микроволновый спектр на частотах 6.63 и 10.63 ГГц. Также выяснилось, что блазары содержат компактный компонент и демонстрируют быструю изменчивость.

Чтобы лучше понять поведение PKS 0727-11, команда астрономов под руководством Юнцая Шена из Нормального университета Юннаня в Китае проанализировала различные архивные проекты, содержащие многоволновые данные из различных космических обсерваторий и наземных телескопов, включая космические аппараты NASA Fermi и Swift.

"Данные гамма-излучения были извлечены из публичного архива Fermi-LAT. Данные рентгеновского излучения были получены из мониторинга источников Fermi-LAT с помощью Swift-XRT, а световая кривая в диапазоне 0.3-10 кэВ была построена с использованием сокращенных данных из этого архива. Оптические данные в R-диапазоне и ближнем инфракрасном J-диапазоне были получены из программы SMARTS, в то время как данные миллиметровых волн на 1 мм были извлечены из базы данных SMA. Кроме того, радиообсервации на 4.8, 8.0 и 14.5 ГГц были получены из UMRAO," объяснили исследователи.

Прежде всего, команда Шена выявила возможные квазипериодические колебания (QPO) в гамма-излучении PKS 0727-11. Так называемые QPO возникают, когда рентгеновские лучи испускаются вблизи внутреннего края аккреционного диска, в котором газ закручивается в сторону компактного объекта; например, нейтронной звезды или черной дыры. Однако QPO также наблюдались в гамма-излучении блазаров.

Обнаруженный QPO имеет период примерно 168.6 дней. Астрономы предполагают, что QPO в PKS 0727-11 может возникать из-за небаллистического спирального движения, вызванного орбитальным движением в близкой паре сверхмассивных черных дыр. В этом сценарии масса основной черной дыры оценивается в пределах от 0.36 до 5.79 миллиардов солнечных масс.

Кроме того, исследование показало, что существует сильная корреляция между изменениями света в различных диапазонах PKS 0727-11. Это предполагает, что гамма-лучевые и радио-всплески этого блазара могут происходить из одного и того же возмущения.

Астрономы также оценили расстояние между регионами эмиссии гамма-излучения и 1-мм диапазона в PKS 0727-11, которое составило примерно 43.65 световых лет.

В мире астрономии произошло необычайно знаменательное событие: учёные открыли квазар, испускающий гигантский радиоджет в неизмеримое космическое пространство, в эпоху, когда Вселенная была еще совсем юной.

Квазар, получивший обозначение J1601+3102, представляет собой ярчайшее и активно функционирующее ядро галактики, расположенное на значительном удалении около 12,5 миллиардов световых лет от Земли. Это открытие позволяет нам наблюдать объект в его первоначальном состоянии, существовавшем менее чем через 1,2 миллиарда лет после Большого взрыва, в период, когда Вселенной было всего 9% от её нынешнего возраста, равного 13,8 миллиарда лет.

Наиболее поразительным аспектом этого открытия является гигантский радиоджет, производимый квазаром. Этот космический «фонтан» простирается как минимум на 200 000 световых лет, что вдвое превышает диаметр нашего Млечного Пути. «Обнаружение столь мощного радиоджета в ранней Вселенной — это настоящая сенсация,» — отмечает ведущий автор исследования, Аннек Глоудеманс из NOIRLab.

Радиоджеты представляют собой потоки заряженных частиц, движущихся с колоссальными скоростями, близкими к скорости света, и излучающих радиоволны. Они формируются вблизи сверхмассивных черных дыр, находящихся в центрах активно работающих галактик. В случае J1601+3102 масса центральной черной дыры оценивается приблизительно в 1,3 миллиарда солнечных масс.

Открытие стало возможным благодаря использованию ряда передовых телескопов. Первоначально объект был выявлен Европейским низкочастотным радиотелескопом LOFAR, который зарегистрировал необычно яркий радиоисточник. Последующие наблюдения с помощью телескопа Gemini North в ближнем инфракрасном диапазоне и телескопа Hobby-Eberly в видимом свете позволили точно определить расстояние до объекта и подтвердить его природу как квазара.

Исследователи подчеркивают, что наличие столь мощного радиоджета у квазара в ранней Вселенной может пролить новый свет на процессы формирования и эволюции галактик в первые миллиарды лет после Большого взрыва.

Одним из ключевых вопросов, которые поставило перед учеными это открытие, является механизм формирования столь мощных джетов в юной Вселенной. Согласно современным теориям, для создания таких структур необходимо сочетание нескольких факторов, включая высокую скорость вращения черной дыры и наличие мощного магнитного поля.

Интересно, что J1601+3102 является не только самым удаленным, но и одним из самых мощных радиоквазаров, известных на сегодняшний день. Его светимость в радиодиапазоне превышает светимость типичных квазаров того же возраста в сотни раз. Это указывает на то, что в ранней Вселенной могли существовать условия, особенно благоприятные для формирования таких экстраординарных объектов.

Открытие J1601+3102 также поднимает вопросы о роли квазаров в реионизации Вселенной — процессе, в ходе которого первое поколение звезд и галактик ионизировало нейтральный водород, заполнявший космическое пространство. Мощное излучение квазаров, подобных J1601+3102, могло сыграть значительную роль в этом процессе.

Учёные также отмечают, что открытие столь мощного радиоквазара в ранней Вселенной может указывать на необходимость пересмотра некоторых теорий формирования и роста сверхмассивных черных дыр. Традиционные модели предполагают, что для образования таких массивных объектов и связанных с ними мощных джетов необходимо значительно больше времени.