У деяких далеких галактик вузький потік речовини спрямований майже точно в бік Землі. Здалеку вона видається однією яскравою цяткою. Раніше за такими об’єктами стежили лише по кілька днів поспіль. Тепер астрономи зібрали дані майже за двадцять років і з’ясували, що процеси в таких об’єктах складніші, ніж вважали досі.
Точка світла у південному небі
Блазаром називають активну галактику, у якої струмінь іонізованої речовини з околиць надмасивної чорної діри спрямований майже вздовж променя зору. З такого ракурсу вся система зводиться до однієї точки та світиться в усьому спектрі — від радіохвиль до гамма-променів.
Об’єктом дослідження став PKS 2155-304 у сузір’ї Південна Риба. Його відділяє від нас півтора мільярда світлових років, а яскравість коливається постійно і неузгоджено між діапазонами. Рентгенівське випромінювання може поводитися одним чином, тоді як оптичне змінюється зовсім інакше навіть у межах одного сеансу.
Дані двох орбітальних обсерваторій
Аналіз охопив майже двадцять років спостережень замість кількох днів. Оптичну, ультрафіолетову і рентгенівську частину дали вимірювання обсерваторії Ніла Ґерелса Swift, а дані гамма-діапазону взяли з космічного телескопа Fermi.
Роботу виконали Аліція Вєжхольська з Інституту ядерної фізики Польської академії наук у Кракові разом та Міхаель Захаріас із Гайдельберзького університету. Результати вийшли в рецензованому журналі Journal of High Energy Astrophysics, а їхній огляд опублікував Universe Today.
Відсутній зв’язок між діапазонами
Найпопулярніші моделі виходять із того, що все випромінювання виникає в одній зоні струменя і його створює одна популяція електронів. Тоді зміни в оптиці та рентгені мали б відбуватися узгоджено, щонайбільше, з невеликим запізненням.
За два десятиліття такого зв’язку не знайшлося взагалі. Він проступає тільки на коротких проміжках часу. Попередні уявлення про природу подібних джерел спиралися саме на них.
Кожен викид за власним сценарієм
Під час швидкого зростання рентгенівської яскравості сильніше розгорається жорстка, високоенергетична частина спектра. Для цього об’єкта за двадцять років правило не підтвердилося, хоча в межах окремих подій воно проглядається.
Криві розподілу мають різний нахил від одного викиду до наступного. Це вказує на дещо відмінні фізичні процеси в кожному з них.
У липні 2006 року від цього ж джерела зафіксували один із найшвидших спалахів, відомих у блазарів, коли потік гамма-квантів надвисоких енергій подвоювався приблизно за три хвилини. Подію зареєстрували наземні черенковські телескопи Стереоскопічної системи високих енергій (H.E.S.S.). Вона досі лишається еталонним прикладом екстремальної змінності.
Слід протонів у спектрі
На графіку випромінювання таких об’єктів помітні два піки яскравості. Перший, у низьких енергіях, виникає через синхротронне випромінювання електронів. Причина другого досі не з’ясована. Це можуть бути зіткнення електронів з фотонами низьких енергій, під час яких фотони отримують додаткову енергію, або процеси за участю протонів і нейтронів.
У двох вимірюваннях 2012 року на графіку з’явився ще один спад, якого раніше не було. Спалаху тоді не відбувалося, тож між цими двома сеансами почав діяти якийсь додатковий механізм. Аліція Вєжхольська вважає, що, найімовірніше, в ньому брали участь протони, а не електрони.
Це важливо, бо саме за таких умов можуть народжуватися нейтрино. Ці частинки постійно надходять до Землі з космосу, але встановити конкретне джерело майже ніколи не вдається. Єдиний надійний випадок пов’язаний із блазаром TXS 0506+056, від якого нейтрино зареєстрували під час потужного викиду 2017 року.
