Ученые изучают изменчивость блазара Mrk 421

Результаты этой наблюдательной кампании позволяют лучше понять изменчивость гамма-излучения от этого источника.

Блазары – это очень компактные квазары, связанные со сверхмассивными черными дырами в центрах активных гигантских эллиптических галактик. В целом блазары принадлежат к более крупной группе активных галактик, в которых находятся активные ядра галактик (АЯГ), и их характерные черты - это релятивистские джеты, направленные почти точно на Землю. Основываясь на их оптических эмиссионных свойствах, астрономы делят блазары на два класса: радиоквазары с плоским спектром (FSRQ), которые имеют широкие, заметные оптические эмиссионные линии, и объекты BL Ящерицы (BL Lac), у которых их нет.

Некоторые FSRQ являются источниками с высоким синхротронным пиком (HSP), поскольку их синхротронный пик превышает 1000 ТГц в кадре покоя. Наблюдения показывают, что частицы эффективно ускоряются до очень высоких энергий (VHEs) в струях HSP, что делает такие источники очень интересными для астрономов, изучающих экстремальные блазары.

При красном смещении около 0,031 Mrk 421 представляет собой блазар HSP с низкоэнергетическим синхротронным компонентом с пиком выше 100000 ТГц. Он демонстрирует яркое и постоянное излучение в ГэВ и ТэВ с частыми вспышками. Предыдущие наблюдения показали, что гамма-излучение от Mrk 421 быстро меняется, и его происхождение все еще обсуждается.

Чтобы пролить больше света на происхождение этого излучения, группа астрономов во главе с Акселем Арбет-Энгельсом из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе, Швейцария, решила проанализировать данные наблюдений, полученные в период с декабря 2012 года по апрель 2018 года, используя девять различные инструменты от радио до гамма-диапазона.

«Мы использовали данные кампании объективных наблюдений за 5,5 лет, полученные с помощью телескопа FACT и детектора Fermi LAT при энергиях ТэВ и ГэВ, самых длинных и плотных на данный момент, вместе с одновременными многоволновыми наблюдениями, чтобы охарактеризовать изменчивость Mrk 421 и выделить основные физические механизмы», - написали исследователи в статье.

Исследование показало, что самые сильные вариации Mrk 421 происходят в жестком рентгеновском диапазоне и в диапазоне энергий ТэВ. Оказалось, что рентгеновское излучение и вспышки в диапазоне ТэВ очень хорошо коррелируют. Одновременно измеренные потоки ТэВ и рентгеновского излучения также оказались коррелированными.

Согласно статье, средний лаг между вариациями ТэВ и рентгеновского излучения находится на уровне менее 0,6 суток. Изменения в диапазоне энергий ГэВ, по-видимому, сильно и широко коррелируют с оптической и радиопеременностью. Оказалось, что радиовариации отстают от них в диапазоне ГэВ на 30–100 дней.

Подводя итоги, астрономы пришли к выводу, что рентгеновское и ТэВ-излучение вызывается одной и той же популяцией частиц высоких энергий. Они добавили, что такая изменчивость может быть вызвана вариациями максимальной энергии электрона или, например, магнитным полем, влияющим на электроны и протоны.