Микроблазар: астрономы нашли первый серьёзный кандидат в «миниатюрные квазары»

Исследователи наблюдали самый сильный на сегодняшний день кандидат в «микроблазары» — ослепительный объект, существование которого давно предсказывалось, но никогда не было обнаружено.

Наблюдения микроблазаров дали бы астрономам более близкий взгляд на чёрные дыры, испускающие мощные струи энергии, и помогли бы им понять, как ведут себя эти экстремальные объекты. Блазары — одни из самых энергичных объектов во Вселенной. Они представляют собой тип квазара — ярко светящегося объекта, питаемого сверхмассивной чёрной дырой, которая сдирает material с своей галактики-хозяина, а затем выбрасывает часть его в мощных противоположных струях частиц и излучения. Чтобы квалифицироваться как блазар, одна из этих струй, движущихся почти со скоростью света, должна указывать прямо на Землю. Астрономы ранее обнаружили меньшие версии квазаров, названные микроквазарами, и давно theorized, что должны существовать и меньшие версии блазаров.

Теперь международная команда под руководством астрономов из Испании, Нидерландов и Аргентины описала микроблазар в исследовании, принятом к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics. «Это первый раз, когда у нас есть серьёзный кандидат», — сказал Live Science Хосеп Марти, астроном из Университета Хаэна в Испании и первый автор исследования.

Объект, называемый IRAS 18293-0941, расположен в нашей галактике, примерно в 12 000 световых лет от Земли, и скрыт за завесой пыли. Это двойная система, включающая чёрную дыру, которая обращается вокруг горячей гигантской звезды каждые 11 дней. Материя звезды падает в чёрную дыру, и часть этого материала выбрасывается в окружающую среду в двух противоположных струях. Одна из этих струй направлена к Земле.

Почему микроблазары так трудно найти?

Эти объекты, как и микроквазары в целом, трудно наблюдать, сказал Марти. «Из-за звёздной эволюции нужно застать систему в нужный момент», — добавил он. «Фаза эволюции микроквазара очень короткая, поэтому трудно найти один в этой фазе».

Теоретики предсказали, что микроблазары должны иметь особые характеристики, которые помогли бы их определить. Эти особенности включают мощные излучения по всему электромагнитному спектру, быстрые изменения яркости (переменность) и горячую точку позади них, где противоположная струя нагревает межзвёздную среду в направлении, противоположном Земле.

Чтобы наблюдать IRAS 18293-0941, авторы исследования использовали различные инструменты — включая Астрономическую обсерваторию Калар-Альто в Испании, сеть радиоастрономических телескопов под названием Европейская РСДБ-сеть и радиоастрономический массив MeerKAT в Южной Африке, — а также архивные данные с Very Large Array в Нью-Мексико.

Они обнаружили, что IRAS 18293-0941 обладает всеми ожидаемыми характеристиками микроблазара, кроме одной — переменности. Микроблазары обладают быстрой переменностью, что означает, что их яркость сильно меняется за короткий период, потому что одна из струй направлена на Землю, и небольшие изменения яркости усиливаются эффектом, называемым доплеровским усилением.

Марти сказал, что отсутствие быстрой переменности у IRAS 18293−0941 можно объяснить плотным облаком газа вокруг него, которое могло сгладить быстрые колебания яркости. Исследователи в настоящее время изучают, является ли наблюдаемая область позади микроблазара на самом деле горячей точкой, сказал Live Science соавтор исследования Педро Лукке-Эскамилья, астроном из Университета Хаэна.

Что говорят независимые эксперты

Даже с одной отсутствующей ожидаемой характеристикой этот объект является многообещающим кандидатом в первый известный микроблазар. «Утверждения и результаты статьи разумны, и нет сомнительных скрытых допущений», — сказал Live Science в электронном письме Кинва Ву, теоретический астрофизик из Университетского колледжа Лондона, не участвовавший в исследовании. «Источник в этой статье показал признаки взаимодействия между струями и окружающим материалом, что естественно ведёт к взаимодействию [частиц]».

Светлана Йорстад, старший научный сотрудник Института астрофизических исследований Бостонского университета, не участвовавшая в исследовании, сказала Live Science в электронном письме, что новое исследование было «очень интересным, важным и всесторонним». Итумеленг Монагенг, астроном из Кейптаунского университета, также не участвовавший в исследовании, добавил, что наблюдения команды «представляют ранее упущенный механизм генерации некоторых из самых высокоэнергетических излучений, наблюдаемых во Вселенной». Микроблазары «могут питать некоторые из самых энергичных процессов во Вселенной», — сказал Монагенг Live Science в электронном письме.

Что такое блазары и микроблазары?

Блазары — это подкласс квазаров, которые сами являются активными ядрами галактик (AGN). В центре каждого квазара находится сверхмассивная чёрная дыра, масса которой может составлять миллионы или миллиарды солнечных масс. Чёрная дыра притягивает material из окружающего диска, и часть этого материала выбрасывается в виде струй — узких потоков частиц, движущихся почти со скоростью света.

Когда одна из этих струй направлена прямо на Землю, мы называем объект блазаром. Из-за релятивистского эффекта, называемого доплеровским усилением, яркость блазара кажется намного выше, чем если бы струя была направлена в другую сторону. Это делает блазары одними из самых ярких объектов в наблюдаемой Вселенной.

Микроквазары — это меньшие версии квазаров, где чёрная дыра имеет звёздную массу (от нескольких до нескольких десятков солнечных масс) и питается от обычной звезды-компаньона. Микроблазары — это микроквазары, у которых струя направлена на Землю. Теоретически они должны существовать, но до сих пор не были обнаружены.

Открытие IRAS 18293-0941 — это важный шаг в изучении микроблазаров. Если кандидат подтвердится, это даст астрономам возможность изучать экстремальные процессы, связанные с чёрными дырами, на гораздо меньших расстояниях, чем блазары, которые находятся в далёких галактиках.

Микроблазары могут быть источниками космических лучей сверхвысоких энергий — частиц, которые приходят на Землю с энергиями, превышающими те, что могут быть достигнуты в самых мощных ускорителях. Понимание того, как эти объекты ускоряют частицы, может помочь решить одну из главных загадок астрофизики.

Исследователи планируют продолжить наблюдения IRAS 18293-0941, чтобы подтвердить его природу и изучить его переменность. Они также надеются найти другие микроблазары, которые могут быть ещё более яркими и доступными для изучения.

Источники: Astronomy and Astrophysics, Live Science, Университет Хаэна, Университетский колледж Лондона, Бостонский университет, Кейптаунский университет.