Astronomowie z Obserwatorium Astronomicznego UJ wykorzystujący dane z europejskiego interferometru radiowego LOFAR zaprezentowali grupę galaktyk aktywnych o niespodziewanych, rozległych i poskręcanych strukturach radiowych. Analiza tych obiektów może nam dostarczyć sporo nowych informacji na temat minionych cyklów aktywności supermasywnych czarnych dziur rezydujących w ich centrach.
Galaktyki aktywne (ang. Active Galactic Nuclei, AGN-y) stanowią szczególną grupę radioźródeł, które możemy obserwować na niebie. Emitują ogromne ilości energii, ponieważ ich wewnętrznymi „silnikami” są supermasywne czarne dziury rezydujące w ich wnętrzach (o masach rzędu milionów lub nawet miliardów mas Słońca!), zasilane akreującą na nie materią. Czasami w okolicach biegunów takich czarnych dziur formują się dżety – zwarte strugi materii i promieniowania rozprzestrzeniające się daleko poza obszar samej galaktyki, tworzące ogromne płaty świecące na falach radiowych. Takie struktury obserwujemy zazwyczaj w postaci tak zwanych radiogalaktyk, których dżety widoczne są w płaszczyźnie nieba.
Szczególną klasę galaktyk aktywnych stanowią blazary, w których jeden z dżetów skierowany jest w kierunku Ziemi. Z tego powodu najczęściej widoczne są one dla nas jako bardzo zwarte źródła radiowe. Dzięki nowoczesnym teleskopom obserwującym niebo w zakresie długich fal radiowych można jednak zaobserwować blazary odbiegające od tego opisu, bo posiadające bardzo rozległe struktury. Takie obiekty zaobserwowano europejskim interferometrem radiowym LOw Frequency ARray (LOFAR) na falach o długości około dwóch metrów. Posiadają one bardzo silne i zwarte centra radiowe, dżety o długości rzędu kilkudziesięciu tysięcy lat świetlnych oraz rozciągłe struktury, które w skrajnych przypadkach sięgają w kosmos nawet na miliony lat świetlnych.
Na powyższej ilustracji został przedstawiony blazar 5BZU J1647+4950 wraz z jego ogromną strukturą, odkrytą przez autorów omawianej pracy. Panel przedstawia cały obiekt, posiadający radiową strukturę przypominającą dwa płaty radiowe mierzące około 3 miliony lat świetlnych w projekcji na niebie. To prawie tyle, co cała odległość dzieląca Drogę Mleczną od Galaktyki Andromedy!
Pochodzenie takich struktur może być wyjaśnione specyficznym cyklem aktywności obiektu macierzystego. Jeżeli podczas swojego istnienia galaktyka taka zderzy się z inną – i zarazem jej supermasywna czarna dziura zderzy się z inną supermasywną czarną dziurą – może nastąpić zmiana kierunku propagacji dżetów, a także (lub) może pojawić się ich wielokrotna emisja. Dawna aktywność obiektu pozostawi wówczas na niebie ślad w postaci dużych, słabych i starych struktur radiowych, leżących w innym kierunku niż aktualna, nowa emisja AGN-u (czyli dżet radiowy).
Dżety mogą także ulegać precesji, formując struktury w kształcie litery S. Przykład takiego blazara widoczny jest na poniższej ilustracji. W tym przypadku możemy obserwować dwa wygięte, silnie precesujące dżety, formujące rozległe, jednak dużo słabsze radiowe płaty. Co dalej? Celem kolejnych badań zespołu będzie z pewnością oszacowanie dokładnych parametrów fizycznych tych struktur, takich jak wartość ich pola magnetycznego oraz ich dokładny wiek.
Na ilustracji: Radiowy obraz blazara o nazwie katalogowej 5BZU J1647+4950. Obserwacje pochodzą z sieci teleskopów LOFAR. Dzięki bardzo wysokiej czułości instrumentu widać tu ogromną radiową strukturę przypominającą dwa poszarpane płaty, mierzące około 3 miliony lat świetlnych (co odpowiada około 2.5x1019 km)! W centrum obiektu znajduje się supermasywna czarna dziura, a emisja związana z pochłanianiem przez nią materii uwidacznia się między innymi w formie zagiętego radiowego dżetu, widocznego jako wydłużona, silna struktura w samym centrum mapy. W tym przypadku jest on skierowany w naszym kierunku. Szare kółko w lewym dolnym rogu mapy określa zdolność rozdzielczą obserwacji. Źródło: Publikacja zespołu.
Na ilustracji: Radiowa mapa blazara 5BZU J1647+4950 (LOFAR – czarne kontury oraz Very Large Array, w ramach przeglądu nieba FaintImages of the Radio Sky at Twenty-cm, kolor szary). Główny panel przedstawia cały obiekt, posiadający radiową strukturę rzypominającą dwa płaty. Górny panel przedstawia powiększenie samego centrum obiektu (oznaczonego czerwonym krzyżykiem) oraz zagiętego radiowego dżetu, skierowanego w naszym kierunku. Te struktury powstały dzięki aktywności supermasywnej czarnej dziury rezydującej w galaktyce. Źródło: Publikacja zespołu.
Czytaj więcej:
- Oryginalna publikacja: Pajdosz-Śmierciak U., Śmierciak B. i Jamrozy M., Possible jet reorientation in low-frequency radio structures of blazars, MNRAS, 512, 2122 (2022)
- Oryginalna informacja prasowa
- Markarian 421: jasny i bliski blazar w świetle rentgenowskim
- M101 – zbyt duża galaktyka
Opracowanie: OAUJ / Elżbieta Kuligowska
Źródło: OAUJ
Na ilustracji: Radiowy obraz blazara 5BZU J1345+5332. Obserwacje pochodzą z sieci teleskopów LOFAR. W centrum obiektu znajduje się supermasywna czarna dziura. Najprawdopodobniej dwa przeciwległe dżety ulegają precesji, przez co rozległa radiowa emisja przybiera formę litery S. Szare kółko w lewym dolnym rogu mapy określa zdolność rozdzielczą obserwacji. Źródło: Publikacja zespołu.
