Астрономы обнаружили «Око Саурона» в глубоком космосе

Астрономы обнаружили в далекой Вселенной нечто, похожее на мифическое «Око Саурона» , и, возможно, разгадали космическую тайну десятилетней давности.

Исследователи сделали открытие, которое прольёт свет на то, как, казалось бы, медленно движущийся блазар, известный как PKS 1424+240, может быть одним из самых ярких источников высокоэнергетического космического гамма-излучения и нейтрино, когда-либо наблюдавшихся. Работа опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics .

Расположенный в миллиардах световых лет от нас блазар PKS 1424+240 долгое время озадачивал астрономов. Он выделялся как самый яркий из известных нейтрино-излучающих блазаров на небе, идентифицированный нейтринной обсерваторией IceCube, а также излучал гамма-излучение очень высокой энергии, наблюдаемое наземными черенковскими телескопами. Однако, что любопытно, его радиоструйный выброс, по-видимому, двигался медленно, что противоречило ожиданиям, согласно которым только самые быстрые струи могут обладать такой исключительной яркостью.

Теперь, благодаря 15 годам сверхточных радионаблюдений с помощью антенной решетки со сверхдлинной базой (VLBA) , исследователи создали детальное изображение этого джета с непревзойденным разрешением.

«Когда мы реконструировали изображение, оно выглядело совершенно потрясающе», — заявил Юрий Ковалёв, ведущий автор исследования и главный исследователь проекта MuSES в Институте радиоастрономии Общества Макса Планка (MPIfR). «Мы никогда не видели ничего подобного: почти идеальное тороидальное магнитное поле с джетом, направленным прямо на нас ».

Поскольку джет направлен практически точно в сторону Земли, его высокоэнергетическое излучение резко усиливается эффектами специальной теории относительности. «Такое выравнивание приводит к увеличению яркости в 30 и более раз», — объясняет Джек Ливингстон, соавтор MPIfR. «В то же время из-за проекционных эффектов создаётся впечатление, что джет движется медленно — классическая оптическая иллюзия».

Такая лобовая геометрия позволила учёным непосредственно наблюдать сердцевину джета блазара, что является редкой возможностью. Поляризованные радиосигналы помогли команде составить карту структуры магнитного поля джета, выявив его вероятную спиральную или тороидальную форму . Эта структура играет ключевую роль в запуске и коллимации потока плазмы и может быть необходима для ускорения частиц до экстремальных энергий.

«Разгадка этой тайны подтверждает, что активные ядра галактик со сверхмассивными черными дырами являются не только мощными ускорителями электронов, но и протонов — источника наблюдаемых нейтрино высоких энергий», — заключает Ковалев.

Это открытие представляет собой триумф программы «Мохаве» – многолетней работы по мониторингу релятивистских джетов в активных галактиках с помощью антенной решетки со сверхдлинной базой (VLBA). Учёные используют метод интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI), объединяющий радиотелескопы по всему миру в виртуальный телескоп размером с Землю . Это обеспечивает высочайшее разрешение, доступное в астрономии, позволяя изучать мельчайшие детали далёких космических джетов.

«Когда мы запускали Mojave, идея о том, что когда-нибудь мы сможем напрямую связать джеты от далёких чёрных дыр с космическими нейтрино, казалась научной фантастикой. Сегодня наши наблюдения делают это реальностью», — говорит Антон Зенсус, директор MPIfR и соучредитель программы.

Этот результат усиливает связь между релятивистскими струями , нейтрино высокой энергии и ролью магнитных полей в формировании космических ускорителей, что является важной вехой в многоканальной астрономии, говорят авторы.