Astronomer undersøger bredbåndsvariabiliteten af ​​blazaren Markarian 501

Et internationalt hold af astronomer har undersøgt variabel bredbåndsemission af gammastråleblazaren Markarian 501 i en periode med dens høje røntgenaktivitet. Forskningen, offentliggjort den 21. januar på arXiv preprint server, kunne give en bedre forståelse af emissionsmekanismer i blazarer.

Blazarer er meget kompakte kvasarer forbundet med supermassive sorte huller i centrene af aktive, gigantiske elliptiske galakser. De tilhører en større gruppe af aktive galakser, der er vært for aktive galaktiske kerner (AGN), og deres karakteristiske træk er relativistiske jetfly, der peger næsten nøjagtigt mod Jorden. Baseret på deres optiske emissionsegenskaber, astronomer opdeler blazarer i to klasser:fladspektrede radioquasarer (FSRQ'er), der har fremtrædende og brede optiske emissionslinjer, og BL Lacertae objekter (BL Lacs), som ikke gør.

Beliggende omkring 456 millioner lysår væk, Markarian 501 (eller Mrk 501 for kort), er en velkendt gammablazar. Det tilhører BL Lacertae objekter, og dets optiske spektre er domineret af det ikke-termiske kontinuum fra strålen.

Observationer af Mrk 501 udført i 1996 ved hjælp af Whipple Observatory har vist, at den udsender meget højenergi (VHE) gammastråler (over 100 GeV). Indtil nu, det er et af kun få VHE-objekter, der kan detekteres med aktuelt tilgængelige teleskoper på relativt kort tid, selv i perioder med lav emission. Dette gør Mrk 501 til et fremragende mål for langsigtet multi-bølgelængdeovervågning.

Så en gruppe astronomer ledet af Josefa Becerra Gonzalez fra University of La Laguna, Spanien, udførte en omfattende multi-instrument observationskampagne for at karakterisere og studere den tidsmæssige udvikling af bredbåndsemissionen af ​​Mrk 501, med fokus på juli 2014, når kilden udviste meget høj røntgenaktivitet. Til dette formål, de brugte forskellige rumteleskoper og jordbaserede observatorier, inklusive Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC), Første G-APD Cherenkov-teleskop (FAKTA), Fermi Gamma-ray Space Telescope og Neil Gehrels Swift Gamma-ray Burst Observatory.

"Vi præsenterede observationelle og teoretiske resultater afledt med multi-instrument data fra Mrk 501 indsamlet i en to-ugers periode i juli 2014, da røntgenaktiviteten var på sit højeste blandt de 14 års drift af Neil Gehrels Swift Gamma-ray Burst Observatory, " skrev astronomerne i avisen.

Generelt, VHE-emissionen fra Mrk 501 viste sig at være forhøjet under røntgenudbruddet i juli 2014, med en gammastråleflux over 0,15 TeV. I løbet af denne to-ugers periode, fluxvariationerne i radioen, optisk, og GeV-bånd blev fundet at være milde, men ret betydelig i røntgenbåndene, og især væsentlig i VHE-båndene (VHE-variabiliteten blev identificeret til at være dobbelt så stor som røntgen-variabiliteten).

En detaljeret undersøgelse af den tidsmæssige udvikling af bredbåndsspektralenergifordelingen (SED) i løbet af udbrudsperioden er blevet udført. Resultaterne viser, at den daglige udvikling af røntgen- og gammastrålebånd kunne beskrives godt med en one-zone synchrotron self-Compton (SSC) model med variationer i brudenergien af ​​elektronenergifordelingen (EED), og med nogle justeringer i den magnetiske feltstyrke og spektrale form af EED.

Under hensyntagen til disse resultater, astronomerne konkluderede, at variationerne i bredbåndsemissionen fra den undersøgte blazar kan skyldes ændringer i accelerationen og afkølingen af ​​elektronerne i shock in jet-modellen.

I øvrigt, et smalt træk blev identificeret ved omkring 3,0 TeV i VHE gammastrålespektret fra MAGIC-teleskoperne. Forfatterne af papiret præsenterede nogle scenarier, der kan forklare karakteren af ​​denne funktion, der er dog behov for yderligere undersøgelser for at bekræfte, hvilken der er mest plausibel.

"Vi undersøgte tre teoretiske scenarier, der kunne reproducere det:a) pileup i elektronenergifordelingen på grund af stokastisk acceleration; b) en struktureret jet med to-SSC-emitterende områder (relateret eller ikke relateret), med en region domineret af en ekstremt snæver elektronenergifordeling; og c) en emission produceret via en IC [invers Compton] parkaskade induceret af elektroner accelereret i et magnetosfærisk vakuumgab, ud over SSC-emissionen fra en mere konventionel region langs Mrk 501-jetflyet, " konkluderede forskerne.

© 2020 Science X Network