«Око Саурона» доказало: выбросы черных дыр способны порождать пучки нейтрино

Блазар это особый тип галактик. В их центре находится гигантская черная дыра, которая активно поглощает материю и выбрасывает мощные потоки плазмы. Эти потоки называют джетами. Этот блазар давно озадачивал астрономов. Он был самым ярким известным источником загадочных частиц, нейтрино, и мощных гамма-лучей. При этом его джет на снимках двигался будто бы очень медленно. Это противоречило всем теориям, ведь такое яркое свечение могли создавать только очень быстрые джеты.

Новая работа, опубликованная в журнале Astronomy & Astrophysics, все объясняет. Оказалось, джет этого блазара направлен почти точно на Землю. Именно это направление джета и создает своего рода оптическую иллюзию. Когда луч фонаря светит вам прямо в глаза, он кажется гораздо ярче, чем если бы он светил в сторону. Здесь происходит нечто похожее. Из-за такого положения излучение джета кажется нам намного мощнее благодаря эффектам специальной теории относительности.

Как объясняет один из авторов исследования Джек Ливингстон, «такое выравнивание увеличивает яркость в 30 раз или даже больше». В то же время из-за особенностей проекции на небесную сферу нам кажется, что джет движется медленно. Это классический обман зрения, похожий на то, как медленно кажется садящийся самолет, если смотреть на него с торца взлетной полосы.

Как точнее измерить Вселенную с помощью блазаров: идея российских астрофизиков

Чтобы прийти к таким выводам, ученые 15 лет собирали данные с помощью системы радиотелескопов VLBA и объединили их в одно сверхчеткое изображение. Ведущий автор исследования Юрий Ковалев из Института радиоастрономии Макса Планка делится впечатлениями: «Когда мы восстановили изображение, оно выглядело просто потрясающе. Мы никогда не видели ничего подобного: почти идеальное кольцевое магнитное поле с джетом, который направлен прямо на нас». Именно эта структура с яркой точкой в центре и кольцом вокруг нее и напомнила ученым мифическое Око Саурона.

Такое удачное расположение позволило ученым заглянуть прямо в сердце джета, что является очень редкой возможностью. Они смогли детально изучить структуру его магнитного поля. Оказалось, оно имеет форму, похожую на бублик или спираль. Вероятно, именно такая структура играет ключевую роль в формировании потока плазмы и ускорении частиц до огромных энергий. Юрий Ковалев заключает: «Решение этой головоломки подтверждает, что активные ядра галактик с черными дырами это не только мощные ускорители электронов, но и протонов. Именно протоны и являются источником наблюдаемых нами высокоэнергетических нейтрино».

Это открытие стало настоящим триумфом для проекта MOJAVE. В рамках этой программы ученые десятилетиями наблюдают за релятивистскими джетами в активных галактиках. Они используют метод интерферометрии со сверхдлинными базами (VLBI). Этот метод объединяет радиотелескопы по всему миру в один виртуальный телескоп размером с Землю. Он обеспечивает самое высокое разрешение в астрономии и позволяет изучать мельчайшие детали далеких космических объектов.

Директор Института и один из основателей программы Антон Цензус говорит: «Когда мы начинали MOJAVE, идея однажды напрямую связать джеты черных дыр с космическими нейтрино казалась научной фантастикой. Сегодня наши наблюдения делают это реальностью». Этот результат знаменует важный этап в развитии многоканальной астрономии, науки, которая изучает Вселенную с помощью разных типов сигналов, а не только света.

Ранее астрономы уже обнаруживали выбросы нейтрино у блазара TXS 0506+056.