Учёные получили потрясающее изображение космической струи, которое помогло раскрыть тайну необычно яркого излучения высокоэнергетических гамма-лучей и нейтрино от странного небесного объекта.
Источник — блазар, тип активной галактики, работающей на энергии сверхмассивной чёрной дыры, поглощающей материю в центре галактики. Учёные зафиксировали то, что выглядит как мифический «Глаз Саурона» в далёкой вселенной, и, возможно, только что решили космическую головоломку, над которой бились целое десятилетие.
Исследователи сделали открытие, которое поможет понять, как, казалось бы, медленно движущийся блазар, известный как PKS 1424+240, может быть одним из самых ярких источников высокоэнергетических гамма-лучей и космических нейтрино, когда-либо наблюдавшихся. Работа [опубликована](https://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/202555400) в журнале Astronomy & Astrophysics.
Блазар PKS 1424+240, расположенный в миллиардах световых лет от нас, долгое время ставил астрономов в тупик. Он выделялся как самый яркий известный блазар, излучающий нейтрино, по данным обсерватории IceCube, и также светился в гамма-лучах очень высокой энергии, наблюдаемых наземными телескопами Черенкова. Однако, как ни странно, его радиоструя казалась движущейся медленно, что противоречило ожиданиям, согласно которым только самые быстрые струи могли стоять за такой исключительной яркостью.
Благодаря 15 годам сверхточных радионаблюдений с помощью массива VLBA (Very Long Baseline Array) исследователи создали детальное изображение этой струи с беспрецедентным разрешением.
«Когда мы реконструировали изображение, оно выглядело абсолютно потрясающе, — говорит Юрий Ковалев, ведущий автор исследования и главный исследователь проекта MuSES в Институте радиоастрономии им. Макса Планка (MPIfR). — Мы никогда не видели ничего подобного — почти идеальное тороидальное магнитное поле со струёй, направленной прямо на нас».
Поскольку струя направлена почти точно в сторону Земли, её высокоэнергетическое излучение резко усиливается благодаря эффектам специальной теории относительности. «Это выравнивание увеличивает яркость в 30 раз или более, — объясняет Джек Ливингстон, соавтор исследования в MPIfR. — В то же время струя кажется движущейся медленно из-за эффектов проекции — классическая оптическая иллюзия».
Такая геометрия позволила учёным заглянуть прямо в сердце струи блазара — чрезвычайно редкая возможность. Поляризованные радиосигналы помогли команде составить карту структуры магнитного поля струи, выявив её вероятную спиральную или тороидальную форму. Эта структура играет ключевую роль в запуске и коллимации потока плазмы и может быть важна для ускорения частиц до экстремальных энергий.
«Решение этой головоломки подтверждает, что активные галактические ядра со сверхмассивными чёрными дырами являются не только мощными ускорителями электронов, но и протонов — источником наблюдаемых нейтрино высокой энергии», — заключает Ковалев.
Открытие стало триумфом программы MOJAVE, десятилетних усилий по мониторингу релятивистских струй в активных галактиках с помощью массива VLBA. Учёные используют технику интерферометрии с очень длинной базой (VLBI), которая соединяет радиотелескопы по всему миру, чтобы сформировать виртуальный телескоп размером с Землю. Это обеспечивает высочайшее разрешение, доступное в астрономии, позволяя изучать мелкие детали далёких космических струй.
«Когда мы начинали MOJAVE, идея однажды напрямую связать далёкие струи чёрных дыр с космическими нейтрино казалась научной фантастикой. Сегодня наши наблюдения делают это реальностью», — говорит Антон Зенус, директор MPIfR и соучредитель программы.
Этот результат укрепляет связь между релятивистскими струями, высокоэнергетическими нейтрино и ролью магнитных полей в формировании космических ускорителей — знаменуя веху в мультимессенджерной астрономии.
Предоставлено Max Planck Society