У блазара обнаружили колебания яркости неизвестной природы

Китайские астрономы из Университета провинции Юньнань обнаружили, что далекий блазар PKS 0405-385 производит квазипериодические колебания в гамма-излучении, при этом причина этого явления пока остается неизвестной. Об открытии, которое должно помочь раскрыть природу изменений в яркости излучения многих подобных объектов, сообщается в препринте, доступном в репозитории arXiv. PKS 0405-385 имеет красное смещение 1,285, что с учетом расширения Вселенной соответствует радиальному расстоянию около 13 миллиардов световых лет. Он является блазаром, то есть компактным квазаром с релятивистскими джетами, направленными в сторону наблюдателя. Ученые относят его к типу радиоквазаров с плоским спектром (англ. flat-spectrum radio quasars, FSRQ), чья характерная особенность — очень быстрые и значительные изменения в оптическом излучении. Считается, что FSRQ — это квазары в период бурной активности, в то время как другой тип квазаров — лацертиды — находится в состоянии относительного покоя.

Астрономы проанализировали кривую блеска PKS 0405-385, полученную космическим аппаратом НАСА Fermi и охватывающую период времени от 2008 до 2021 года. Они обнаружили квазипериодические колебания (англ. quasi-periodic oscillation, QPO) кривой гамма-излучения, которые занимают примерно 2,8 года. Квазипериодические колебания находятся в промежуточном положении между хаотическими и периодическими колебаниями и могут быть результатом наложения двух или нескольких колебательных процессов. Например, QPO рентгеновского излучения у черной дыры или нейтронной звезды могут порождаться раскаленным газом, закручивающимся в аккреционном диске.

На сегодняшний день QPO наблюдались в более чем 20 блазарах. Ученые предполагают, что причиной может быть спиральное течение вещества внутри релятивистского джета, вырывающегося с огромной скоростью с одного из полюсов одиночной сверхмассивной черной дыры, либо присутствие пары сверхмассивных черных дыр.

Квазары — это активные ядра эллиптических галактик, которые подпитываются энергией сверхмассивных черных дыр, поглощающих межзвездное вещество. С обеих сторон ядра вырываются релятивистские джеты или струи, при этом скорость истечения составляет значительную долю скорости света. Черная дыра является источником очень мощного излучения, которое превышает суммарное излучение всех звезд обычных галактик вроде Млечного Пути.

Ученые миссии «Ферми» предлагают дать названия созвездиям из гамма-источников

Много лет назад люди вглядывались в небо и мысленно соединяли на нем яркие звезды в рисунки, напоминающие животных, героев, монстров - и даже научные инструменты. Так сформировалась принятая ныне на официальном уровне система из 88 созвездий. Теперь ученые миссии НАСА Fermi Gamma-ray Space Telescope предлагают вариант новой системы созвездий, составленных из гамма-источников, в честь 10-летия научных операций миссии. Эти новые созвездия включают несколько героев современных мифов. Среди них Маленький принц; ТАРДИС (англ. TARDIS — Time And Relative Dimension(s) In Space), машина времени и космический корабль из британского телесериала «Доктор Кто»; Годзилла и его тепловые лучи; космический корабль U.S.S. Enterprise из киносериала "Star Trek: The Original Series" и Халк, продукт неудачного эксперимента, связанного с гамма-излучением. «Мы разработали эту неофициальную систему созвездий гамма-неба, чтобы в забавной форме отметить десятилетие научных открытий, которые были сделаны при помощи миссии Fermi, - сказала Джули МакЭнери (Julie McEnery), ученый проекта Fermi из Центра космических полетов Годдарда НАСА. – Так или иначе, все эти созвездия гамма-неба связаны с научными операциями, выполняемыми обсерваторией Fermi».

Начиная с июля 2008 г., телескоп Large Area Telescope (LAT) космической обсерватории Fermi сканировал все небо целиком каждый день, составляя карту источников в гамма-диапазоне, самом высокоэнергетическом диапазоне электромагнитного спектра. Это излучение идет со стороны пульсаров, вспышек новых звезд, остатков сверхновых и гигантских пузырей гамма-излучения, расположенных в нашей Галактике, а также сверхмассивных черных дыр и гамма-всплесков – самых мощных космических взрывов – расположенных в других галактиках.

«К 2015 г. число различных источников, которые были обнаружены при помощи телескопа LAT обсерватории Fermi, достигло отметки примерно в 3000 объектов – что в 10 раз превышает число гамма-источников, известных науке до начала этой миссии, - рассказала Элизабет Феррара (Elizabeth Ferrara) из Центра Годдарда, которая возглавляет проект новой системы созвездий. – Впервые в истории астрономии число известных гамма-источников оказалось сравнимо с числом ярких звезд, поэтому мы решили проиллюстрировать это достижение составлением новой системы, включающей 21 созвездие».

Гамма-обсерватории обнаружили высокоэнергетическую «ловушку» в центре Галактики

Совместный анализ данных, полученных при помощи космической гамма-обсерватории НАСА Fermi («Ферми») и наземной обсерватории High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), расположенной в Намибии, указывает на то, что в центре нашего Млечного пути расположена «ловушка», в которой концентрируются самые высокоэнергетические космические лучи. «Наши результаты показывают, что большая часть космических лучей, идущих сквозь центральную область нашей Галактики - а особенно, самые высокоэнергетические из этих лучей – рождаются в активных областях, расположенных за пределами галактического центра, а затем замедляются при взаимодействии с облаками газа на своем пути, - рассказал главный автор нового исследования Даниэль Гаггеро (Daniele Gaggero) из Амстердамского университета, Нидерланды. – Эти взаимодействия порождают значительную часть гамма-излучения, наблюдаемого при помощи миссий Fermi и HESS».

Космические лучи представляют собой высокоэнергетические частицы, движущиеся сквозь космическое пространство со скоростью, близкой к скорости света. Примерно 90 процентов от числа этих частиц составляют протоны, а остальная доля приходится на электроны и ядра различных атомов. При движении этих частиц по Галактике они подвергаются воздействиям со стороны магнитных полей, в результате чего их траектория многократно меняется, и определение направления, с которого прибывают космические лучи, становится невозможным.

В марте 2016 г. ученые проекта HESS сообщили об обнаружении экстремально яркого свечения центра нашей Галактики в высокоэнергетической части гамма-диапазона. В новом исследовании совместные наблюдения Млечного пути при помощи обсерваторий Fermi и HESS позволили выяснить, что наличие этого свечения связано с тем, что высокоэнергетические космические лучи, пронизывающие всю нашу Галактику, проникают сквозь центральную область Млечного пути менее эффективно, чем через периферийные его части, что и приводит к появлению наблюдаемого диффузного свечения центра Галактики в высокоэнергетической части гамма-диапазона.