Гамма-излучение очень высоких энергий от радиогалактики

Хотя почти все галактики содержат в своих ядрах сверхмассивные черные дыры, большинство ядер не являются АЯГ. Астрономы думают, что гигантские эллипсы сформировались в ранней Вселенной, менее чем через миллиард лет после Большого взрыва, после фазы быстрого звездообразования, а затем эволюционировали, чтобы стать еще больше за счет слияния галактик и аккреции газа из межгалактической среды. Та же аккреция помогает питать АЯГ, которые запускают выброс мощных джетов быстро движущихся заряженных частиц. Частицы сильно излучают на радиочастотах, что делает эти объекты яркими мишенями для радиотелескопов, и многие из этих галактик были впервые обнаружены в ходе радиообзоров.

Комплекс телескопов VERITAS состоит из четырех 12-метровых телескопов, расположенных в обсерватории Уиппла на горе Хопкинса, Аризона. VERITAS разработан для изучения гамма-фотонов, каждый из которых содержит примерно в сто миллионов раз больше энергии, чем рентгеновский фотон наивысшей энергии, наблюдаемый рентгеновской обсерваторией Чандра. Астрономы Уистан Бенбоу, Майкл Дэниел, Паскаль Фортин, Гарет Хьюз и Эммет Роуч вместе с большой группой коллег использовали VERITAS для поиска гамма-фотонов от АЯГ в старых, ярких эллиптических галактиках. Астрономы поняли, что те же самые джеты заряженных частиц, генерируемые АЯГ, которые излучают на радиоволнах, могут, поскольку они движутся со скоростью, близкой к скорости света, производить гамма-излучение, когда частицы взаимодействуют с фотонами низкой энергии. Это излучение особенно яркое, если эти джеты наблюдаются почти лицом к лицу.

Астрономы использовали VERITAS для изучения АЯГ в эллиптической галактике 3C264 в течение 2017–2019 годов. Они обнаружили гамма-излучение очень высокой энергии в начале 2018 года и поняли, что это излучение должно быть переменным. Излучение исходило из АЯГ, расположенное примерно в 300 миллионах световых лет от Земли. Это самое далекое АЯГ с очень высокими энергиями, излучающее гамма-лучи, из четырех известных с джетами, которые не наблюдаются прямо. Они продолжили это открытие с помощью большой кампании наблюдений с помощью различных многоволновых телескопов: Swift, Fermi-LAT, рентгеновской обсерватории Чандра и Хаббла в космосе, а также оптических и радионаблюдений с земли с помощью обсерватории на Китт-Пик. Сложные многоволновые данные и программа анализа позволили команде определить, что 3C264 похож на знаменитую (и намного более близкую) галактику M87 и ее джет. M87 содержит сверхмассивную черную дыру, изображение которой было получено в прошлом году.

К настоящему времени обнаружено только около двухсот источников гамма-излучения очень высоких энергий, включая как АЯГ, так и не-АЯГ. Новые результаты по 3C264, как одному из 4 известных АЯГ в эллиптических галактиках, расширяют наши знания о джетах АЯГ и их физике. Команда продолжает следить за источником: в радиоактивном ядре видны четыре ярких узла и ожидается, что два столкнутся в ближайшие несколько лет, и когда это произойдет, будет небольшой фейерверк.