Астрономи виявили стрічкоподібний джет у галактиці OJ 287

Міжнародна команда астрономів виявила незвичайну стрічкоподібну структуру в ядрі галактики OJ 287, розташованої на відстані близько п'яти мільярдів світлових років у сузір'ї Рака. Дослідження проводилося за допомогою десятиметрового космічного радіотелескопа RadioAstron та мережі з двадцяти семи наземних обсерваторій.

Галактика OJ 287 належить до класу активних галактичних ядер, відомих як об'єкти BL Lacertae. Ці космічні утворення вирізняються швидкою змінністю великої амплітуди та значною поляризацією в різних діапазонах хвиль, що пояснюється релятивістськими джетами, спрямованими майже точно в напрямку нашого спостереження.

Ефталія Траяну з Гейдельберзького університету та її колеги зазначають, що OJ 287 є видатним представником цього підкласу галактик, розташованим на червоному зміщенні z = 0.306. Оптичні спостереження цієї галактики ведуться з 1880-х років, що дало змогу створити виняткову криву блиску, яка охоплює майже сто п'ятдесят років.

Цей обширний набір даних виявив періодичні коливання яскравості, включаючи помітний шістдесятирічний цикл та повторювані подвійні піки високої світності приблизно кожні дванадцять років. Ці періодичні зміни добре пояснюються присутністю подвійної надмасивної чорної діри, де вторинна надмасивна чорна діра рухається по прецесійній ексцентричній орбіті навколо більш масивної первинної.

Доктор Траяну підкреслює, що раніше ніколи не спостерігали структуру в галактиці OJ 287 на такому рівні деталізації, який показує нове зображення. Зображення, яке проникає глибоко в центр галактики, розкриває різко вигнуту стрічкоподібну структуру джета. Воно також вказує на нові уявлення про склад та поведінку плазмового джета.

Дослідники виявили, що деякі регіони перевищують температури десяти трильйонів кельвінів, що є свідченням екстремальної енергії та руху, які вивільняються в безпосередній близькості до чорної діри. Такі надзвичайно високі температури демонструють потужні процеси, що відбуваються в найближчому оточенні надмасивної чорної діри.

Астрономи також спостерігали формування, поширення та зіткнення нової ударної хвилі вздовж джета. Вони пов'язують це явище з енергією в діапазоні трильйона електрон-вольт від незвичайного вимірювання гамма-променів, проведеного в 2017 році. Це спостереження надає важливі дані про динамічні процеси в джеті та їх зв'язок з високоенергетичними подіями.

Зображення OJ 287 в радіодіапазоні було отримано завдяки використанню RadioAstron та двадцяти семи наземних обсерваторій. Зображення базується на методі вимірювання, який використовує хвильову природу світла та пов'язані з нею перекривні хвилі. Цей інтерферометричний підхід дозволяє досягти надзвичайно високої роздільної здатності, недосяжної для окремих телескопів.

Інтерферометричне зображення підтверджує припущення про те, що всередині OJ 287 розташована подвійна надмасивна чорна діра. Воно також надає важливу інформацію про те, як рухи таких чорних дір впливають на форму та орієнтацію плазмових джетів, що випромінюються. Ці дані є критично важливими для розуміння механізмів формування та еволюції джетів в активних галактичних ядрах.

Особливі властивості галактики роблять її ідеальним кандидатом для подальших досліджень злиття чорних дір та пов'язаних з ними гравітаційних хвиль. Система OJ 287 може стати ключовим об'єктом для майбутніх спостережень детекторів гравітаційних хвиль, оскільки злиття надмасивних чорних дір має генерувати потужні гравітаційні хвилі.

Дослідження демонструє потужність комбінування космічних та наземних радіотелескопів для створення зображень з надвисокою роздільною здатністю. Такий підхід відкриває нові можливості для вивчення найбільш екстремальних об'єктів у Всесвіті та процесів, що відбуваються в їх безпосередній близькості.

Результати дослідження опубліковані в журналі Astronomy and Astrophysics. Робота виконана командою під керівництвом Ефталії Траяну та включає дослідників з різних міжнародних інститутів, що підкреслює глобальний характер сучасних астрономічних досліджень.