Forskere bruger mismatch i teleskopiske data til at få styr på kvasarer og deres haler

Forskere har bestemt egenskaberne af ioniserede jetstråler af stof, der udstødes af supermassive sorte huller i aktive galaktiske kerner. De analyserede uventede uoverensstemmelser mellem data fra højpræcisionsobservationer udført af et internationalt netværk af radioteleskoper og Gaia - et rumobservatorium under Den Europæiske Rumorganisation udstyret med optiske teleskoper.

Yuri Kovalev, som leder MIPT's Laboratory of Relativistic Astrophysics og et laboratorium ved Lebedev Physical Institute (LPI) under det russiske videnskabsakademi, siger, "Ved at sammenligne data fra radiointerferometre og optiske teleskoper, vi kan få information om varme jetfly og tilvækstskiverne omkring sorte huller i centrum af galakser i den synlige del af spektret. Vi har nu fået en bedre forståelse af, hvad deres struktur er, og hvilke processer der foregår inde i dem."

Yuri Kovalev og Leonid Petrov fra MIPT og LPI samarbejdede om et forskningspapir offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society at analysere koordinaterne for aktive kerner i fjerntliggende galakser opnået uafhængigt af meget lang baseline interferometri (VLBI) og Gaia.

I 2013 Gaia blev opsendt med det formål at katalogisere de præcise koordinater og hastigheder for 1 milliard stjerner i vores galakse. Hipparcos, sin forgænger, indsamlet data om positionerne af omkring 1 million stjerner med en maksimal præcision på 1 millisekund af bue. I den nærmeste fremtid, nøjagtigheden af ​​Gaia vil nå 24 mikrosekunders bue. Ud over stjerner i vores egen galakse, dette teleskop kan observere objekter uden for Mælkevejen.

Nu, Gaia har katalogiseret mere end 1 milliard objekter. Mere end 10, 000 af disse er ekstremt lyse aktive galaktiske kerner kaldet kvasarer. Disse har tilvækstskiver af stof, der falder ned på et supermassivt sort hul, der, på tur, udstøder udvidede stråler af stof kaldet jetfly. Når stoffet falder ned i det sorte hul, det opvarmes til temperaturer så ekstreme, at det udsender stråling over næsten hele det elektromagnetiske spektrum.

For at studere sådanne genstande, forskere bruger VLBI. Det involverer brugen af ​​flere radioteleskoper placeret langt fra hinanden, men fungerer som et integreret system. Denne teknik forbedrer vinkelopløsningen opnået af optiske teleskoper flere hundrede gange. Det er det, der gjorde radiosignaler så nyttige til at løse strukturen af ​​jetfly, der blev udvist af kvasarer.

"Men der er ting, du ikke kan se i radiospektret, " siger Leonid Petrov. "Således, for eksempel, en tilvækstskive omkring et supermassivt sort hul udsender for det meste synligt og ultraviolet lys. Så vi besluttede at kombinere data fra to kilder."

I modsætning til Hubble-rumteleskopet eller lignende instrumenter, Gaia gør ikke, af sig selv, fremstille et billede. I stedet, den registrerer koordinaterne for midten af ​​lysstyrken af ​​et himmellegeme. Sammen med MIPT-studerende Alexander Plavin, Kovalev og Petrov sammenlignede dataene om koordinaterne for kvasarer opnået af Gaia og VLBI. De fandt ud af, at for omkring 6 procent af objekterne, holdningerne stemte ikke særlig godt overens. Generelt, positionen af ​​en genstand leveret af Gaia blev flyttet i retning af jetfly.

"Vi kan nu bruge data om variabel strålingsoutput og position af kvasarer leveret af radiointerferometri og Gaia til at genskabe og studere strukturen af ​​hundredvis af meget fjerntliggende kvasarer på skalaen af ​​parsecs, tusindedele af et buesekund. Denne præcision er overlegen i forhold til, hvad der er muligt med almindelige optiske teleskoper og endda med Hubble, " siger Kovalev. Han tilføjer, at dataanalyse afslørede eksistensen af ​​lyse jetfly, der udsender i synligt lys i mange kvasarer i vinkelskalaer så fine, at selv Hubble-rumteleskopet ikke kan opdage dem. For at se en sådan struktur direkte, et rumteleskop med et spejl på størrelse med et stadion ville være nødvendigt. Forskerne foreslog en metode til at afsløre denne struktur indirekte ved at kombinere data fra eksisterende teleskoper.

Undersøgelsen af ​​variationer i kildepositioner og lysstyrke vil hjælpe forskere med at bestemme, hvad der forårsager lyse udbrud i aktive galaktiske kerner. Dette vil forbedre forståelsen af ​​fysikken i tilvækstskiver og supermassive sorte huller.

Der er endda et praktisk aspekt ved denne opdagelse:VLBI-baserede kvasarobservationer bruges i navigation til at etablere en himmelsk referenceramme. Dette er nødvendigt for at spore bevægelsen af ​​kontinenter og operative positioneringssystemer, inklusive GPS og GLONASS. Sammenligningen af ​​data fra VLBI og Gaia-rumteleskopet indikerer tilstedeværelsen af ​​en bestemt kildeposition "jitter" i det optiske område. Som en konsekvens, forsigtighed er påkrævet ved brug af koordinaterne for aktive galaktiske kerner opnået ved optiske observationer til navigation.