Сверхмассивная черная дыра меняет направление и направляет свой блазар прямо на Землю

Вселенная завораживает, а небесные объекты интригуют, потому что знания ограничены. Любопытство еще больше усиливается, когда объект ведет себя совершенно неожиданным образом. Недавно одна галактика была переклассифицирована как гигантская радиогалактика с блазаром в сердце - одним из самых мощных явлений во Вселенной. Переклассификация связана с изменением угла наклона струй излучения (выходящих со скоростью, близкой к скорости света), которые направлены прямо на Землю - изменение, которое озадачило физиков.

Во Вселенной существуют миллиарды галактик, и считается, что в центре каждой из них находится сверхмассивная черная дыра. Некоторые из этих галактик обладают ядерной активностью и известны как активные галактические ядра (АГЯ). В этих случаях сверхмассивная черная дыра питается от аккреционного диска, а АГЯ испускают излучение во всем электромагнитном спектре, от радиоволн до гамма-лучей. Галактика, в которой находится АГЯ, называется "активной галактикой".

В настоящее время считается, что все галактики проходят через различные фазы ядерной активности несколько раз в течение своей жизни. Поэтому модели предсказывают, что активность АГЯ - это повторяющееся и эволюционное явление, которое может привести к исчезновению аккреционного потока, оставив спящее ядро.

Однако человеческие временные масштабы слишком коротки, чтобы наблюдать различные источники излучения в этих переходных состояниях. Но сигнатуры активности перезапуска АГЯ в джетах обнаруживаются в гигантских радиогалактиках, в зависимости от частоты, на которой их наблюдают (радиоволны, рентгеновские лучи и т.д.).

Недавно международная команда астрономов выявила уникальную активность в ядре галактики PBC J2333.9-2343, что предполагает изменение классификации. На самом деле галактика представляет собой гигантскую радиогалактику размером 4 миллиона световых лет с блазаром в ядре, струи которого направлены прямо на Землю. Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Вопрос угла зрения

Блазар - это активное галактическое ядро (АГЯ) с релятивистской струей (струей, движущейся почти со скоростью света), направленной в сторону наблюдателя. Это очень высокоэнергетический объект, считающийся одним из самых мощных явлений во Вселенной. Настоящее исследование показало, что внутри PBC J2333.9-2343 джет радикально изменил направление на 90 градусов. Струя, которая раньше находилась в плоскости неба, то есть перпендикулярно нашей линии зрения, теперь направлена прямо на Землю.

Струя блазара состоит из заряженных элементарных частиц (электронов и протонов), которые движутся со скоростью, близкой к скорости света. Эти струи движутся по кругу вокруг сильного магнитного поля, вызывая излучение во всем электромагнитном спектре. В случае с PBC J2333.9-2343 исследователи считают, что джет исходит из центральной сверхмассивной черной дыры.

Поскольку джет направлен в сторону Земли, излучение значительно усиливается и может превышать излучение остальной галактики. Это, в свою очередь, приводит к вспышкам большей интенсивности, чем у других радиогалактик, что меняет ее категорию.

Действительно, ориентация джетов по отношению к нашей планете определяет классификацию галактики. Если два джета направлены в плоскость неба, то они классифицируются как радиогалактики, но если один из джетов направлен в сторону Земли, то активное ядро галактики классифицируется как блазар, что и наблюдается в случае с PBC J2333.9-2343.

Необъяснимое изменение курса

Чтобы понять необычное поведение этой галактики, астрономы наблюдали ее в широком диапазоне электромагнитного спектра. Ее наблюдали с помощью радио-, оптических, инфракрасных, рентгеновских, ультрафиолетовых и гамма-телескопов. Данные были получены с помощью 100-метрового немецкого радиотелескопа Эффельсберг (управляемого Институтом Макса Планка), 1,3-метрового оптического телескопа SMARTS в Йельском университете и обсерватории Нила Герелса Свифта в Пенсильванском университете.

Затем команда сравнила свойства PBC J2333.9-2343 с большими выборками блазарных и неблазарных галактик, предоставленными проектом ALeRCE (Machine Learning for Rapid Event Classification) в Чили, с данными, полученными от Zwicky Transient Facility (ZTF) и Asteroid Landfall Alert System (ATLAS).

Используя данные наблюдений, команда пришла к выводу, что эта галактика действительно содержит яркий блазар в центре, с двумя лепестками во внешних областях джета. Наблюдаемые доли относятся к старым джетам и больше не питаются излучением из ядра. Поэтому они являются реликтами прошлой радиоактивности. Активное галактическое ядро больше не приводит в движение лепестки, как это наблюдается в типичных радиогалактиках.

В своем заявлении команда объясняет, что они пока не знают, чем вызвано радикальное изменение направления струй. Однако ученые предполагают, что это может быть слияние с другой галактикой или другим относительно массивным объектом, или всплеск активности в галактическом ядре после периода покоя.