Meget højenergi gammastråleudsendelse fra en radiogalakse

Kæmpe elliptiske galakser, de ældste kendte store galaktiske strukturer i universet, har ingen spiralarme og ringe eller ingen aktuel stjernedannelsesaktivitet, men deres centrale supermassive sorte huller er ofte aktive galaktiske kerner (AGN). Mens næsten alle galakser er vært for et supermassivt sort hul i deres kerner, de fleste kerner er ikke AGN. Astronomer tror, ​​at gigantiske elliptiske linjer blev dannet i det tidlige univers, mindre end en milliard år efter big bang, efter en fase med hurtig stjernedannelse, og udviklede sig derefter til at blive endnu større gennem galaksefusioner og ophobning af gas fra det intergalaktiske medium. Den samme tilvækst hjælper med at fodre AGN'en, der driver udstødningen af ​​kraftige stråler af hurtigt bevægende ladede partikler. Partiklerne udsender kraftigt ved radiofrekvenser, gør disse objekter lyse mål for radioteleskoper, og mange af disse galakser blev først opdaget i radioundersøgelser.

VERITAS, Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System, er et CfA-observatorium bestående af fire 12-m teleskoper placeret ved Fred L. Whipple Observatory ved Mt. Hopkins, Arizona. VERITAS er designet til at studere gammastrålefotoner, hver af dem pakker cirka hundrede millioner gange energien af ​​den højeste energi røntgenfoton set af Chandra røntgenobservatoriet. CfA astronomer Wystan Benbow, Michael Daniel, Pascal Fortin, Gareth Hughes, og Emmet Roache, sammen med et stort team af kolleger, brugte VERITAS til at søge efter gammastrålefotoner fra AGN i radiolys, gamle elliptiske galakser. De og andre astronomer indså, at de samme AGN-producerede stråler af ladede partikler, som udstråler ved radiobølgelængder, kan, fordi de bevæger sig med hastigheder tæt på lysets, producerer gammastråleemission, når dens partikler interagerer med lavenergifotoner. Denne emission er særlig lys, hvis disse jetfly bliver observeret næsten ansigt til ansigt.

Astronomerne brugte VERITAS til at studere AGN i den elliptiske galakse 3C264 i løbet af 2017-2019. De opdagede meget høj energi gammastråleemission i begyndelsen af ​​2018 og indså, at denne emission må være variabel. Emissionen lavede denne AGN, ligger omkring tre hundrede millioner lysår fra Jorden, den fjerneste meget højenergi gammastråleudsendende AGN af kun fire kendt med jetfly, der ikke observeres ansigt-på. De fulgte op på denne opdagelse med en stor kampagne af observationer af en række multi-bølgelængde teleskoper:Swift, Fermi-LAT, Chandra røntgenobservatorium, og Hubble i rummet, og optiske og radioobservationer på jorden ved hjælp af Kitt Peak robotstyret teleskop, det meget lange baseline-array, og det meget store array. Holdets komplekse multi-bølgelængde data og analyseprogram gjorde det muligt for dem at bestemme, at 3C264 sandsynligvis ligner den berømte (og meget tættere) galakse M87 og dens jetfly; M87 indeholder det supermassive sorte hul, der blev fotograferet sidste år. Kun omkring to hundrede meget højenergi gammastrålekilder er blevet opdaget indtil videre, herunder både AGN og ikke-AGN. De nye resultater på 3C264, som en af ​​kun fire kendte ikke-face-on AGN i elliptiske galakser, udvide vores viden om AGN-jetfly og deres underliggende fysik. Holdet fortsætter med at overvåge kilden:fire klare knob ses i radiojetflyet, og to forventes at kollidere i de næste par år, med noget fyrværkeri forventet, når dette sker.