Astronomy and Astrophysics: Мощный джет M87 вызвал редкую гамма-вспышку

M87, известная также как Virgo A или NGC 4486, — самый яркий объект в скоплении галактик Virgo, крупнейшем гравитационно связанном типе структуры во Вселенной. Он стал известен в апреле 2019 года после того, как ученые из EHT опубликовали первое изображение черной дыры в его центре.

В исследовании, опубликованном в журнале Astronomy and Astrophysics под руководством многоволновой рабочей группы EHT, представлены данные второй наблюдательной кампании EHT, проведенной в апреле 2018 года с участием более 25 наземных и орбитальных телескопов.

Авторы сообщают о первом за более чем десятилетие наблюдении высокоэнергетической гамма-вспышки от сверхмассивной черной дыры M87, основанном на почти одновременных спектрах галактики, охватывающих самый широкий диапазон длин волн из когда-либо собранных.

Нам повезло обнаружить гамма-вспышку от M87 во время многоволновой кампании Event Horizon Telescope. Это первая вспышка гамма-излучения, наблюдаемая в этом источнике более чем за десять лет, что позволило нам точно определить размер области, ответственной за наблюдаемое гамма-излучение. Наблюдения — как недавние с помощью более чувствительной матрицы EHT, так и запланированные на ближайшие годы — дадут бесценные сведения и исключительную возможность изучить физику, окружающую сверхмассивную черную дыру M87.

Эти усилия обещают пролить свет на связь между диском и струей и раскрыть происхождение и механизмы, лежащие в основе гамма-излучения фотонов, — говорит Джакомо Принчипе, один из координаторов работы, исследователь из Университета Триеста, связанный с INAF и INFN.

Релятивистская струя, изученная исследователями, удивляет своими масштабами, достигая размеров, превышающих горизонт событий черной дыры в десятки миллионов раз (7 порядков величины) — это сродни разнице между размерами бактерии и самого большого из известных синих китов.

Энергичная вспышка, длившаяся около трех дней и указывающая на область излучения размером менее трех световых дней (~170 AU, где 1 астрономическая единица — расстояние от Солнца до Земли), показала яркий всплеск высокоэнергетического излучения — намного выше энергий, обычно фиксируемых радиотелескопами из области черной дыры.

Активность этой сверхмассивной черной дыры крайне непредсказуема — трудно предсказать, когда произойдет вспышка. Контрастные данные, полученные в 2017 и 2018 годах, представляющие собой фазы покоя и активности, соответственно, дают важнейшее представление о цикле активности этой загадочной черной дыры, — говорит Казухиро Хада из Университета города Нагоя, который руководил радионаблюдениями и анализом многоволновой кампании.

Продолжительность вспышки примерно соответствует размеру эмиссионной области. Быстрая изменчивость гамма-излучения указывает на то, что область вспышки очень мала, всего лишь примерно в десять раз больше размера центральной черной дыры. Интересно, что резкая переменность, наблюдаемая в гамма-лучах, не была обнаружена в других диапазонах длин волн. Это говорит о том, что область вспышки имеет сложную структуру и проявляет различные характеристики в зависимости от длины волны, — объясняет Даниэль Мазин из Института исследований космических лучей Токийского университета, член команды телескопа MAGIC, обнаружившей вспышку гамма-излучения.

Во второй кампании EHT и многоволновой кампании 2018 года было задействовано более двух десятков высококлассных обсерваторий, включая телескопы НАСА Fermi-LAT, HST, NuSTAR, Chandra и Swift, а также три крупнейших в мире массива Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope (H.E.S.S., MAGIC и VERITAS). Эти обсерватории чувствительны к рентгеновским фотонам, а также к гамма-лучам очень высоких энергий (VHE), соответственно. Во время кампании прибор LAT на борту космической обсерватории Fermi обнаружил увеличение потока высокоэнергетического гамма-излучения с энергией, в миллиарды раз превышающей энергию видимого света. Затем Chandra и NuSTAR собрали высококачественные данные в рентгеновском диапазоне. Радио наблюдения East Asian VLBI Network (EAVN) показывают очевидное ежегодное изменение угла положения струи в пределах нескольких микросекунд дуги от ядра галактики.

Объединив информацию об изменении направления струи, распределении яркости кольца, наблюдаемого EHT, и гамма-излучения, мы сможем лучше понять механизмы производства излучения очень высоких энергий, — говорит Мотоки Кино из Университета Когакуин, координатор наблюдений EAVN во время кампании.

Данные также показывают значительное изменение угла положения асимметрии кольца (так называемого горизонта событий черной дыры) и положения струи, что позволяет предположить наличие физической связи между этими структурами в совершенно разных масштабах.

Исследователь объясняет:

На первом изображении, полученном в ходе наблюдательной кампании 2018 года, было видно, что эмиссия вдоль кольца неоднородна и представляет собой асимметрию (т.е. более яркие области). Последующие наблюдения, проведенные в 2018 году и связанные с этой статьей, подтвердили эти данные, подчеркнув, что угол положения асимметрии изменился.

Команда также сравнила наблюдаемые широкополосные многоволновые спектры с теоретическими моделями эмиссии.

Вспышка 2018 года продемонстрировала особенно сильное усиление в гамма-лучах. Возможно, частицы сверхвысоких энергий подверглись дополнительному ускорению в той же области излучения, которая наблюдалась в спокойном состоянии, или же новое ускорение произошло в другой области излучения, — говорит Томохиса Кавашима из Института исследований космических лучей, который провел моделирование с помощью суперкомпьютера, установленного в Национальной астрономической обсерватории Японии.

Как и где ускоряются частицы в джетах сверхмассивных черных дыр — давняя загадка. Впервые мы можем совместить прямую визуализацию областей ближнего горизонта событий во время гамма-вспышек с событиями ускорения частиц и проверить теории о происхождении вспышек», — говорит Сера Маркофф, профессор Амстердамского университета и соавтор исследования.

Это открытие прокладывает путь для стимулирования будущих исследований и потенциальных прорывов в понимании Вселенной.

Ранее ученые открыли галактику, которой просто не должно быть.

13.12.2024


Подписаться в Telegram



Космос

Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые

Плутон открыли в 1930 году. Он стал ...

Свет из прошлого: «Евклид» открыл редкое космическое явление
Свет из прошлого: «Евклид» открыл редкое космическое явление

1 июля 2023 года космическая обсерватория Eucl...

13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками
13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками

Международная группа ученых нашла темную матер...

Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации
Небо в опасности: космический мусор угрожает авиации

Космический мусор на орбите Земли станови...

Марсианские дюны под микроскопом: что скрывает Красная планета
Марсианские дюны под микроскопом: что скрывает Красная планета

Песчаные дюны на Марсе могут раскрыть тай...

Ученые открыли важный компонент звездообразования
Ученые открыли важный компонент звездообразования

Астрономы давно ищут ключевой фактор, который ...

Пять крупных инноваторов присоединяются к US Quantum in Space Collaboration
Пять крупных инноваторов присоединяются к US Quantum in Space Collaboration

Управление по технологическим переходам М...

Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям
Руководитель Biomass Майкл Ферингер, ESA: Мы передадим спутник людям

Европейское космическое агентство, ESA, планир...

Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр
Астрономы в реальном времени увидели формирование джетов черных дыр

Впервые международная группа ученых наблюдала ...

Открытие аксиона поможет понять загадочные свойства темной материи
Открытие аксиона поможет понять загадочные свойства темной материи

Темная материя, которую часто называют невидим...

Борьба со складками: инновационный метод для космических мембран
Борьба со складками: инновационный метод для космических мембран

Выход за пределы земной гравитации требуе...

Новая миссия NASA Artemis LEXI покажет, как работает магнитный щит Земли
Новая миссия NASA Artemis LEXI покажет, как работает магнитный щит Земли

Новая революционная миссия в рамках прогр...

Найдены древние водоносные горизонты под поверхностью Марса
Найдены древние водоносные горизонты под поверхностью Марса

Марс, загадочная Красная планета, давно поража...

Как физика нейтрино раскрывает секреты Вселенной
Как физика нейтрино раскрывает секреты Вселенной

Нейтринная физика стала одной из самых пе...

A&A: Event Horizon Telescope продолжает раскрывать тайны черных дыр
A&A: Event Horizon Telescope продолжает раскрывать тайны черных дыр

Получив первые изображения черных дыр, новатор...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Проблемы коммуникации науки и бизнеса обсудили на Международной конференции в Кузбассе
Пластиковые окна Veka Softline 82