Международная группа астрофизиков, раскрыла тайну мощной вспышки блазара CTA 102, зафиксированной в декабре 2016 года. Ученые обнаружили, что амплитуда и продолжительность таких вспышек зависит не только от физических параметров излучающей области, но и в первую очередь от геометрических характеристик джета — струи плазмы, которая вырывается из центра блазара, где располагается сверхмассивная черная дыра.

В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature от 4 декабря 2017 года (doi:10.1038/nature24623), принял участие и казахстанский астрофизик, ведущий научный сотрудник Астрофизического института им. В.Г.Фесенкова, доцент Казахского Национального университета им. аль-Фараби, кандидат физико-математических наук Кенес Куратов.

Было обнаружено, что изменения в разных длинах волн происходят не синхронно. Так, во время вспышки CTA 102 в 2012 году радиоизлучение запаздывало относительно оптического, а в 2016 году ситуация была обратной — радиоизлучение предшествовало гигантской вспышке.

Inhomogeneous Jet

Это свидетельствует о том, что излучение в данных диапазонах возникает в пространственно разделенных частях джета. Кроме того, сам джет искривлен (в первом приближении он имеет спиралевидную структуру) и постоянно меняет свою ориентацию в пространстве. В те моменты, когда угол между лучом зрения и областью, излучающей в данной длине волны, минимален, наблюдается максимальное усиление сигнала, которое мы видим как вспышку. Это свидетельствует о том, что, по крайней мере, у части блазаров основным фактором, определяющим амплитуду и продолжительность вспышек, являются изменения геометрических характеристик джета, а не физических параметров излучающих областей.

В исследовании представлены результаты наблюдений, выполненных на 39 телескопах 28 обсерваторий из 15 стран. Наблюдения велись как в радио, так и в оптическом диапазоне спектра. Казахстанские ученые проводили наблюдения в видимом диапазоне спектра на Тянь-Шаньской астрономической обсерватории Астрофизического института им. В.Г.Фесенкова.

«Такие комплексные международные проекты, использующие все возможности наблюдательной техники как наземных, так и космических телескопов, позволят сделать в будущем выбор между различными теоретическими моделями структуры и физики активных ядер галактик и, в частности, блазаров», объясняет К. Куратов.

Блазары — одни из самых высокоэнергетических объектов во Вселенной, активные ядра галактик, которые производят широкий спектр излучения и испускают релятивистский поток частиц, направленный в сторону Земли. За несколько десятков лет изучения этих объектов ученые установили, что блазары демонстрируют большую переменность излучения. Изучение характеристик переменности в различных участках электромагнитного спектра — от жесткого гамма-излучения до радиоволн, — позволяет лучше понять механизм образования самого излучения, а также физические и кинематические условия как вблизи черной дыры, так и в сотнях световых лет от нее.

Особый интерес для ученых представляют кратковременные периоды в жизни блазара, когда наблюдаются такие вспышки излучения, при которых светимость объекта за несколько дней возросла на 6-7 звездных величин (т.е. почти в 300-500 раз). Астрономы используют эти моменты как «увеличительное стекло», позволяющее заглянуть в недоступные внутренние области джета. Один из таких эпизодов в истории блазара CTA 102, который 28 декабря 2016 года стал ярчайшим из тысяч известных сегодня блазаров, как раз и был подробно проанализирован в статье «Blazar spectral variability as explained by a twisting inhomogeneous jet», соавтором которой стал ведущий научный сотрудник Астрофизического института им. В.Г.Фесенкова Кенес Куратов.