15:30, 02 апреля 2019

Оказалось, что квазары не стоят на месте

Оказалось, что квазары не стоят на месте

Робин Динель, Институт науки Карнеги

До недавних пор квазары считались самыми неподвижными объектами звездного неба. В то время как близкие к Земле объекты передвигаются по сложным траекториям, отдаленность квазаров от Земли давала повод считать их надежными и стабильными ориентирами для таких важных практических задач, как навигация и изучение тектонических процессов. Однако международная группа астрофизиков, в которую входят российские ученые, обнаружила, что квазары не стоят на месте, и объяснила причину такого поведения. Результаты опубликованы в журнале MNRAS.

«Эффект частотно-зависимого сдвига видимого положения квазара был предсказан около сорока лет назад на основании теории синхротронного излучения и вскоре был успешно обнаружен, — прокомментировал Александр Пушкарев, ведущий научный сотрудник Крымской астрофизической обсерватории и ФИАН. — Целью нашего исследования было выяснить, переменен ли эффект, и если да, то насколько сильно и на каких масштабах времени».

Квазары принадлежат к более широкому классу астрономических объектов под названием активные ядра галактик. Земле повезло не иметь таких соседей: фактически активное ядро галактики представляет собой «огнедышащую» черную дыру, выбрасывающую две противоположно-направленные струи плазмы — релятивистские джеты. Сама черная дыра находится в центре объекта и, конечно, невидима. Черную дыру окружает непрозрачная область — своего рода завеса, преодолеть которую может только самое высокочастотное излучение. Поэтому для наблюдателя с Земли активное ядро галактики может выглядеть по-разному в зависимости от диапазона частот, в котором производилось наблюдение. Например, в оптическом диапазоне можно различить и джет, и свечение вокруг его источника. В радиодиапазоне от квазара видна только часть «хвоста», направленная на нас.

Самый точный на сегодня способ наблюдения отдаленных объектов в радиодиапазоне — это радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами. Этот метод позволяет симулировать один гигантский телескоп, расставив по большой территории много обычных, и получить информацию о далеком источнике радиоволн с большим разрешением. Однако такие данные сложно интерпретировать: настоящее изображение «зашифровано» в перекличках участвующих в наблюдениях телескопов.

Ученые разработали автоматическую процедуру, анализирующую зашифрованные данные. Оказалось, что координата видимого начала джета не стоит на месте, а колеблется туда-сюда вдоль направления джета. Можно было бы подумать, что подвижен сам источник. Однако астрофизики утверждают, что подобные колебания — это своего рода иллюзия, так как причина явления кроется в непростой природе излучения, а источники — ядра квазаров — никаких смещений в пространстве не совершают.

«Уже давно, с прошлого века, существует теория, объясняющая видимое поведение квазаров излучением быстрых электронов. Однако эта модель ничего не говорит о том, как излучение может меняться со временем, — рассказал Александр Плавин, сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ и аспирант ФИАН. — До недавнего времени проще было закрыть глаза на такую переменность и для практических целей считать активные ядра галактик неподвижными. Сейчас у нас накопилось достаточно данных, которые удалось аккуратно и эффективно обработать с помощью специально разработанного автоматического метода. Именно это позволило обнаружить наличие переменности положений и связать ее с физическими процессами в джетах».

В чем может быть причина феномена? Чтобы ответить на этот вопрос, авторы проверили, существуют ли корреляции видимого положения ядра с какими-либо переменными параметрами квазара — например магнитным полем или яркостью. Оказалось, что видимая координата ядра напрямую связана с плотностью частиц в джете: кажущийся сдвиг ядра происходит синхронно с увеличением яркости. В рамках теоретической модели это может указывать на роль ядерных вспышек, впрыскивающих более плотную плазму в джет, в поведении квазара.

Какое практическое применение может дать подобный анализ? Точные данные о наблюдаемых перемещениях квазаров позволят скорректировать астрометрические методы и получить самые точные навигационные системы за всю историю человечества.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.