Астрономы зарегистрировали гамма-лучи самой высокой энергии, когда-либо зафиксированные от блазара на таком расстоянии. Источник OP 313 — активная галактика, центральная черная дыра которой поглощает окружающее вещество. Его свет летел до Земли примерно восемь миллиардов лет, что делает его самым далеким блазаром со сверхвысокой энергией из когда-либо наблюдавшихся.
Сигнал был пойман Большим телескопом LST-1 и телескопами MAGIC в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове Ла-Пальма. О наблюдениях сообщил Институт астрофизики Канарских островов, а анализ представлен в исследовании, опубликованном в журнале Astronomy & Astrophysics. Результат расширяет диапазон, в котором ученые могут изучать, как джеты черных дыр производят экстремальное излучение.
Что отличает блазар?
Многие галактики содержат в центре сверхмассивную черную дыру. Когда газ и пыль падают к ней, материал образует горячий аккреционный диск и может питать узкие джеты, выбрасываемые от черной дыры почти со скоростью света. Блазар — это активная галактика, джет которой направлен почти точно в сторону Земли.
Такое расположение делает блазар необычайно ярким. Излучение джета сконцентрировано в нашем направлении, а изменения яркости могут происходить за короткие промежутки времени. OP 313 уже был известен как яркая активная галактика, но новое обнаружение показывает, что его джет произвел фотоны с энергией, достаточно высокой для регистрации наземными черенковскими телескопами.
Почему расстояние удивляет
Гамма-лучи сверхвысокой энергии не могут свободно путешествовать через всю Вселенную. На своем пути они могут сталкиваться с фотонами слабого свечения, известного как внегалактический фоновый свет. Эти столкновения рождают электрон-позитронные пары и убирают гамма-лучи из потока, который иначе достиг бы Земли.
Чем дальше источник, тем больше такого фонового света пересекают гамма-лучи. Обнаружение OP 313 при красном смещении около 0,997 показывает, что некоторые из его самых энергичных фотонов пережили это путешествие. Измерение помогает астрономам оценить, сколько фонового света существует между галактиками и как он накапливался на протяжении космической истории.
Наблюдение также ограничивает физику внутри джета. В модели, которой отдает предпочтение команда, релятивистские электроны в джете рассеивают фотоны более низких энергий и разгоняют их до гамма-диапазона. Возможны и другие механизмы, а переменная яркость источника дает исследователям способ их проверить.
Два телескопа, один трудный сигнал
LST-1 и MAGIC используют короткие вспышки синего света, возникающие, когда гамма-лучи попадают в атмосферу Земли. Они не видят гамма-луч напрямую. Вместо этого зеркала и быстрые камеры фиксируют атмосферный ливень и восстанавливают энергию и направление исходной частицы.
Объединение инструментов повышает уверенность в слабом сигнале. Один телескоп может быть подвержен влиянию фоновых частиц или меняющейся погоды, тогда как две системы позволяют проверить, появляется ли одна и та же вспышка в обоих наборах данных. Кампания по OP 313 использовала именно такой комбинированный подход в период, когда блазар был необычно активен.
Curiosmos уже объяснял, что гамма-лучи могут рассказать о Вселенной и как астрономы измеряют расстояния в космическом времени. OP 313 соединяет эти две идеи: энергия света несет информацию о джете черной дыры, а красное смещение говорит о том, как долго сигнал находился в пути.
Рекорд, который не устоит
Блазары вспыхивают, и более яркий источник может сделать возможным новый рекорд расстояния в будущем. Значимость OP 313 — не только в цифре его красного смещения. Объект демонстрирует, что следующее поколение черенковских телескопов способно изучать активные галактики эпохи, когда Вселенная была гораздо моложе, чем сейчас.
Дальнейшие наблюдения позволят сравнить OP 313 с другими далекими блазарами и уточнить количество фонового света между ними и Землей. Эти измерения могут показать, были ли самые мощные джеты распространены в ранней Вселенной или OP 313 — необычайно эффективный ускоритель.
Красное смещение также помещает наблюдение в конкретный период космической истории. Мы видим OP 313 таким, каким он был, когда возраст Вселенной составлял меньше половины нынешнего, а не таким, каков он сегодня. Его джет уже тогда обладал способностью ускорять частицы до экстремальных энергий — в эпоху, когда галактики и их центральные черные дыры еще стремительно росли.
Именно поэтому далекие блазары — трудные, но ценные цели. Их свет слаб и отфильтрован всем, что находится между источником и Землей, однако эта же фильтрация несет информацию о промежуточной Вселенной. Каждое новое обнаружение добавляет еще одну точку на карту того, как высокоэнергетические частицы путешествовали сквозь космическое время.
Источники: Институт астрофизики Канарских островов, исследование в Astronomy & Astrophysics, данные наблюдений LST-1 и MAGIC.
Ваш комментарий