На расстоянии в миллиарды световых лет от Земли, в сердце активной галактики, космический джет, направленный почти точно на нашу планету, получил прозвище «Око Саурона». Этот мощный пучок плазмы и энергии исходит от блазара PKS 1424+240, представляющего класс активных галактических ядер, которые питаются сверхмассивными черными дырами. Прямая направленность джета на Землю создала уникальные условия для его изучения.
Блазар PKS 1424+240 долгое время оставался научной загадкой. Он является самым ярким из известных блазаров, испускающих нейтрино, так называемые «частицы-призраки», а также излучает высокоэнергетические гамма-лучи. Несмотря на эти признаки колоссальной мощи, его джет, состоящий из плазмы, движущейся со скоростью, близкой к световой, визуально казался слишком медленным, что противоречило данным о его высокой энергии.
Разгадка оказалась в оптической иллюзии. Прямая ориентация джета на Землю создает эффект проекции, из-за которого его видимая скорость кажется значительно ниже реальной. Эта же уникальная геометрия действует как космический усилитель, увеличивая наблюдаемую яркость блазара в 30 раз и более, что и объясняет его интенсивное излучение.
Эта редкая возможность — наблюдать джет «в лоб» — позволила ученым впервые детально картографировать его магнитное поле. С помощью анализа поляризованных радиосигналов была построена структура, оказавшаяся почти идеальным тороидальным (пончикообразным) магнитным полем, окружающим джет. Эта форма играет ключевую роль в формировании и удержании потоков плазмы.
Исследование, опубликованное 12 августа в журнале Astronomy & Astrophysics, подтвердило, что магнитное поле имеет тороидальную или, возможно, геликоидальную (спиральную) структуру. Это открытие не только решает загадку PKS 1424+240, но и устанавливает прямую связь между джетом далекой черной дыры и наблюдаемыми на Земле космическими нейтрино.
Получение таких данных стало возможным благодаря 15-летним наблюдениям с использованием системы радиотелескопов Very Long Baseline Array (VLBA). Этот массив состоит из десяти радиоантенн, расположенных на территории США, Гавайских островов и острова Санта-Крус.
Технология, лежащая в основе работы VLBA, называется радиоинтерферометрией со сверхдлинными базами (VLBI). Она объединяет сигналы с отдельных телескопов, создавая виртуальный радиотелескоп размером с Землю. Это обеспечивает самое высокое разрешение, доступное в современной астрономии, позволяя разглядеть детали отдаленных космических объектов.
Данные были собраны в рамках многолетнего проекта MOJAVE, сооснователем которого является Антон Зенсус. Эта программа десятилетиями отслеживает джеты активных галактик с целью понять их фундаментальную анатомию.
В число соавторов исследования вошли астрофизик Юрий Ковалев из Института радиоастрономии Макса Планка и астроном Джек Ливингстон.
Визуальная реконструкция «Ока Саурона», основанная на полученных данных, была выполнена Б. Сакстоном. Проект был реализован при поддержке Национального научного фонда (NSF), Associated Universities, Inc. (AUI) и Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).
Изображение носит иллюстративный характер
Блазар PKS 1424+240 долгое время оставался научной загадкой. Он является самым ярким из известных блазаров, испускающих нейтрино, так называемые «частицы-призраки», а также излучает высокоэнергетические гамма-лучи. Несмотря на эти признаки колоссальной мощи, его джет, состоящий из плазмы, движущейся со скоростью, близкой к световой, визуально казался слишком медленным, что противоречило данным о его высокой энергии.
Разгадка оказалась в оптической иллюзии. Прямая ориентация джета на Землю создает эффект проекции, из-за которого его видимая скорость кажется значительно ниже реальной. Эта же уникальная геометрия действует как космический усилитель, увеличивая наблюдаемую яркость блазара в 30 раз и более, что и объясняет его интенсивное излучение.
Эта редкая возможность — наблюдать джет «в лоб» — позволила ученым впервые детально картографировать его магнитное поле. С помощью анализа поляризованных радиосигналов была построена структура, оказавшаяся почти идеальным тороидальным (пончикообразным) магнитным полем, окружающим джет. Эта форма играет ключевую роль в формировании и удержании потоков плазмы.
Исследование, опубликованное 12 августа в журнале Astronomy & Astrophysics, подтвердило, что магнитное поле имеет тороидальную или, возможно, геликоидальную (спиральную) структуру. Это открытие не только решает загадку PKS 1424+240, но и устанавливает прямую связь между джетом далекой черной дыры и наблюдаемыми на Земле космическими нейтрино.
Получение таких данных стало возможным благодаря 15-летним наблюдениям с использованием системы радиотелескопов Very Long Baseline Array (VLBA). Этот массив состоит из десяти радиоантенн, расположенных на территории США, Гавайских островов и острова Санта-Крус.
Технология, лежащая в основе работы VLBA, называется радиоинтерферометрией со сверхдлинными базами (VLBI). Она объединяет сигналы с отдельных телескопов, создавая виртуальный радиотелескоп размером с Землю. Это обеспечивает самое высокое разрешение, доступное в современной астрономии, позволяя разглядеть детали отдаленных космических объектов.
Данные были собраны в рамках многолетнего проекта MOJAVE, сооснователем которого является Антон Зенсус. Эта программа десятилетиями отслеживает джеты активных галактик с целью понять их фундаментальную анатомию.
В число соавторов исследования вошли астрофизик Юрий Ковалев из Института радиоастрономии Макса Планка и астроном Джек Ливингстон.
Визуальная реконструкция «Ока Саурона», основанная на полученных данных, была выполнена Б. Сакстоном. Проект был реализован при поддержке Национального научного фонда (NSF), Associated Universities, Inc. (AUI) и Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO).
