Dr Gopal Bhatta z Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie jest odkrywcą i badaczem przejściowych okresowych oscylacji w promieniowaniu gamma odbieranym z blazara Markarian 501. Obserwacje tego obiektu mogą nam pomóc w lepszym zrozumieniu najbardziej energetycznych procesów zachodzących we Wszechświecie.
Blazary, czyli obiekty należące do większej grupy tak zwanych galaktyk z aktywnym jądrem galaktycznym (AGN), należą do najjaśniejszych źródeł w całym Wszechświecie. Uważa się, że w ich centrach znajdują się ogromne czarne dziury zasilane materiałem opadającym na nie z dysków akrecyjnych o rozmiarach rzędu kilku parseków. Blazary wyrzucają w kosmos najbardziej energetyczne dżety – strugi plazmy rozpędzonej do prędkości relatywistycznych, w tym przypadku skierowane niemal dokładnie w naszą stronę (ich cechą charakterystyczną są właśnie dżety ustawione ku Ziemi).
Z astronomicznego punktu widzenia blazary stanowią wysokoenergetyczne silniki służące nam jako naturalne laboratoria do badań procesów przyspieszania cząstek w kosmosie, procesów zachodzących w relatywistycznej plazmie, dynamiki wielkoskalowych pól magnetycznych oraz fizyki czarnych dziur.
Leżący w odległości około 456 milionów lat świetlnych stąd blazar Markarian 501 (Mrk 501) należy do podklasy tak zwanych lacertyd (obiektów typu BL Lacertae), których obserwowane promieniowanie elektromagnetyczne rozciąga się aż do fal gamma o najwyższych energiach. To zarazem jeden z najbliżej położonych blazarów, który świeci jasno na falach rentgenowskich, i jedno z najwcześniej odkrytych źródeł pozagalaktycznych widocznych w zakresie energii rzędu TeV (teraelektronowoltów).
W ostatnich dziesięciu latach Mrk 501 był monitorowany z użyciem kosmicznego teleskopu LAT (ang. Large Area Telescope) znajdującego się na satelicie Fermi GST (ang. Gamma-ray Space Telescope). Dr. Bhatta z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego wraz ze swoją grupą badawczą przeanalizował dane obserwacyjne dla Mrk 501 zbierane przez LAT między sierpniem 2008 a czerwcem 2018 roku. Badania te doprowadziły naukowców do wykrycia rytmicznych oscylacji w emisji promieniowania gamma tego blazara.
Blazar wykazywał silny sygnał związany z tak zwanymi oscylacjami kwaziperiodycznymi (QPO) o okresie mniej więcej 332 dni. Ale to nie wszystko – okresowa zmienność jego strumienia w zakresie gamma stopniowo traciła na sile w czasie ostatnich kilku lat. Naukowcy podkreślają, że wykryte oscylacje okresowe w promieniowaniu gamma Mrk 501 trwały przez prawie siedem cykli wykrytej okresowości. Biorąc pod uwagę fakt, że na dziś dzień nie znaleziono zbyt wielu przypadków blazarów z oscylacjami kwaziperiodycznymi (inaczej – pseudookresowymi) w zakresie gamma obejmującymi więcej niż pięć cykli, blazar Markarian 501 jest niezwykle interesujący. Może on być jednym z niewielu przykładów zaobserwowania stosunkowo wysokiej częstotliwości oscylacji zachodzących z okresem krótszym niż rok, i zarazem pierwszym przypadkiem, gdy astronomowie obserwują w widmie blazara przejściowe okresowe modulacje fal gamma o wysokiej energii, które utrzymują się aż do 7 cykli przed ostatecznym zaniknięciem.
W omawianych badaniach przedstawiono również kilka hipotez na temat możliwych przyczyn występowania rytmicznych oscylacji Markarian 501. Dr Bhatta sugeruje różne scenariusze, w tym obecność układu dwóch supermasywnych czarnych dziur w blazarze, a także wpływ precesji jego skierowanego w naszą stronę dżetu czy precesję dysku akrecyjnego zachodzącą pod wpływem grawitacji. Autor dodaje jednak, że do ostatecznego określenia najbardziej prawdopodobnej teorii wyjaśniającej pochodzenie pseudookresowych oscylacji w tym blazarze niezbędne będą dalsze analizy jego widma i dalsza dyskusja naukowa.
Czytaj więcej:
- Oryginalna publikacja: Gopal Bhatta: Blazar Mrk 501 shows rhythmic oscillations in its γ-ray emission, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 18 VIII 2018.
- Odkrycie okresowego sygnału radiowego blazara PKS 0219-164 (OA UJ)
- Artykuł zamieszczony w serwisie Phys.org.
- Przedstawione wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Astrofizyki Wysokich Energii Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego. Zostały uzyskane przy finansowym wsparciu Narodowego Centrum Nauki w ramach grantu UMO-2017/26/D/ST9/0117.
Źródło: OA UJ
Na zdjęciu: Obraz optyczny blazara Markarian 501 pochodzący z przeglądu nieba Sloan Digital Sky Survey. Źródło: SDSS.
