Джеты квазаров оказались ускорителями частиц протяженностью в тысячи световых лет

Наблюдая за ближайшей к Земле радиогалактикой Центавр А (NGC 5128), международная команда астрономов с удивлением обнаружила, что гамма-излучение, исходящее от нее, не сконцентрировано в области, близкой к центральной сверхмассивной черной дыре, а фактически распространяется на несколько тысяч световых лет вдоль испускаемых ею струй плазмы. Открытие переворачивает текущие модели поведения джетов и в будущем позволит лучше понять их вклад в перераспределение энергии в межгалактической среде. Результаты исследования представлены в журнале Nature.

«В последние несколько лет мы начали наблюдать Вселенную в гамма-лучах, которые представляют собой фотоны очень высокой энергии. Они являются частью космических лучей, постоянно бомбардирующих Землю, и берут свое начало в областях, где частицы ускоряются до огромных энергий, недостижимых в лабораторных условиях. Гамма-лучи испускаются широким спектром космических объектов, в том числе квазарами – галактиками с активным ядром. Интенсивность излучения, производимого этими системами, может изменяться в течение очень коротких периодов времени, вплоть до одной минуты. Поэтому ранее мы полагали, что его источник должен быть очень маленьким и находиться вблизи сверхмассивной черной дыры, масса которой в несколько миллиардов раз больше массы Солнца», – рассказывают авторы исследования.

Используя обсерваторию HESS в Намибии, астрофизики наблюдали радиогалактику (галактику, которая очень яркая при наблюдении на радиоволнах) Центавр А в течение более 200 часов с беспрецедентным разрешением. Будучи ближайшей к Земле, она является отличной целью при исследованиях природных ускорителей частиц и позволяет идентифицировать область, испускающую излучение очень высокой энергии. В результате данные показали, что источник гамма-излучения распространяется на расстояние в несколько тысяч световых лет.

«Это говорит нам о том, что ускорение частиц происходит не только вблизи черной дыры, но и по всей длине плазменных струй. Основываясь на полученных результатах, мы считаем, что частицы подвергаются повторному укорению в результате случайных процессов по мере движения в джетах», – пояснили авторы исследования.

Выводы ученых дают важное новое представление о источниках космических гамма-лучей, в частности, о роли радиогалактик как высокоэффективных релятивистских ускорителей электронов. Из-за их большого количества, считается, что радиогалактики в совокупности вносят весьма существенный вклад в перераспределение энергии в межгалактической среде, и последующие наблюдения позволят изучить это явление еще более детально.