Астрономы объяснили природу рентгеновских джетов Живописца A

Рентгеновское (серый) и радиоизлучение (красные контуры)

Изображение: M. J. Hardcastle et al. / MNRAS, 2015

Астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики подвели итоги самых детальных исследований радиогалактики Живописец А(Pictoris A) в рентгеновском диапазоне. Ученые установили наиболее вероятный механизм возникновения рентгеновского излучения в джетах объекта, а также показали существование небольших образований в этих потоках вещества, обладающих иным характером свечения. Кроме того, впервые Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, кратко о нем сообщает пресс-релиз CfA.

Pictoris A располагается в 485 миллионах световых лет в созвездии Живописца. Он представляет собой мощный источник радиоизлучения. Считается, что это радиогалактика, в центре которой располагается сверхмассивная черная дыра. Длина выбрасываемых ею джетов превышает сотни килопарсек. Это ближайший к нам подобный объект, светящийся в рентгеновском диапазоне.

Авторы объединили результаты 15-летних наблюдений с помощью космического рентгеновского телескопа «Чандра» и новые данные с радиотелескопа ATCA (Australia Telescope Compact Array). Суммарно «Чандрой» было накоплено свыше четырех суток непрерывной экспозиции излучения источника. Благодаря этому астрономам удалось обнаружить вариации в поведении радиогалактики, а также сделать ряд предположений о природе ее рентгеновского свечения. 

Авторы рассматривали несколько гипотез возникновения свечения в джетах, в частности, рассеяние фотонов на быстрых заряженных частицах в джетах и синхротронное тормозное излучение. Первая из гипотез относится к так называемому обратному эффекту Комптона — когда фотон взаимодействует с частицой, движущейся с релятивистскими скоростями, он получает от нее часть энергии и в результате этого увеличивает свою частоту. В результате этого происходит смещение его «цвета» в более коротковолновую область, вплоть до рентгеновского диапазона.

Рентгеновское излучение Живописца А

Изображение: M. J. Hardcastle et al. / MNRAS, 2015

Астрономы показали, что характер рентгеновского свечения вдоль джета достаточно однороден, чтобы отбросить комптоновский механизм. Источник излучения должен быть постоянным на длинах порядка 150 килопарсек. К тому же, модель с обратным эффектом Комптона требует сильного различия свойств у джета и направленного в противоположную сторону контрджета, чего не наблюдается «Чандрой». Гораздо лучше данные объясняются взаимодействием быстрых заряженных частиц с магнитным полем — при искривлении их траекторий происходит излучение фотонов с высокими энергиями. 

Кроме того, исследователям удалось увидеть внутреннюю тонкую структуру джета. Небольшие (в масштабах объекта) образования также обладают собственным свечением. Для некоторых из таких фрагментов, по словам ученых, это излучение хорошо описывается обратным Комптоновским рассеянием фотонов или существованием внутренних ударных фронтов в джете.

Исследователи отмечают, что детальное понимание того, как рождается излучение в Pictoris А позволит построить точные модели, объясняющие процессы в удаленных квазаров. У некоторых из них также наблюдаются джеты, светящиеся в рентгеновском диапазоне, однако расстояние не позволяет увидеть детали их строения.

via