Астрономия

Изображение блазара PKS 1424+240, полученное с помощью радиоинтерферометра VLBA, напомнило астрономам легендарное «Око Саурона» из «Властелина колец» — джет, пронизывающий кольцеобразное магнитное поле объекта, устремлен к нашей планете, а сам блазар может оказаться одним из наиболее ярких источников нейтрино в космосе.

Блазары — яркие внегалактические объекты — представляют собой активные ядра галактик с джетами, направленными в сторону наблюдателя. Они, как и квазары, связаны со сверхмассивными черными дырами в центрах гигантских эллиптических галактик и по праву считаются одними из самых высокоэнергетических явлений во Вселенной. Их изучают начиная с середины ХХ века, чтобы объяснить природу космических лучей — высокоэнергетических частиц, достигающих Земли. Особый интерес вызывают нейтрино, почти не взаимодействующие с материей и потому с трудом регистрируемые.

Настоящей загадкой для ученых стал блазар PKS 1424+240, который астрономы видят таким, каким он был примерно 6,7 миллиарда лет назад. Изучая его, исследователи столкнулись с парадоксом: данные радионаблюдений указывали на сравнительно «медленный» джет, в то время как поток гамма-квантов и нейтрино — на колоссальную скорость и мощь плазменных струй.

Еще больше вопросов возникло в 2020 году, после публикации данных нейтринной обсерватории IceCube, построенной на антарктической станции Амундсен-Скотт. Тогда исследователи установили, что PKS 1424+240 может входить в число рекордсменов по яркости в гамма-диапазоне и стать самым мощным источником высокоэнергетических нейтрино в северной части неба.

Решение пришло после объединения данных 42 наблюдений, полученных за 15 лет в рамках программы MOJAVE на сети радиотелескопов VLBA: полученное изображение позволило буквально «заглянуть» внутрь конуса джета. Результаты новой научной работы, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, показали, что джет на самом деле не «медленный», а кажется таковым из-за почти точной направленности на Землю — с углом менее 0,6 градуса. Такая геометрия усиливает излучение в сторону наблюдателя в десятки раз, из-за чего движения струи кажутся замедленными, что также объясняет данные, полученные с помощью IceCube.

К такому выводу исследовательская группа под руководством Юрия Ковалева из Института радиоастрономии имени Макса Планка (Германия) пришла, применив поляризационный анализ излучения в радиодиапазоне. С его помощью ученые выявили присутствие четкой тороидальной компоненты магнитного поля — признака джета, практически напрямую направленного в сторону наблюдателя.

Именно эта структура, судя по всему, играет ключевую роль в ускорении частиц до колоссальных энергий, включая протоны, порождающие нейтрино во взаимодействиях с фотонами. Встречаются такие объекты очень редко: лишь несколько процентов активных ядер галактик имеют джеты, «устремленные» к нашей планете с таким малым углом линии зрения.

По мнению астрономов, блазары, подобные PKS 1424+240, могут составлять особый класс сверхъярких источников, одинаково заметных и в гамма-лучах, и в потоке космических нейтрино. Это означает, что изображение далекого «Ока Саурона» может оказаться долгожданным решением космической головоломки, которая 10 лет не давала ученым покоя.