Forskning undersøger variabiliteten af ​​blazaren Mrk 421

Astronomer fra Schweiz og Tyskland har udført multibølgelængdeobservationer af en blazar med høj synkrotronspids, kendt som Mrk 421. Resultaterne af denne observationskampagne giver mere indsigt i variabiliteten af ​​gammastråleemission fra denne kilde. Undersøgelsen blev offentliggjort 26. januar på arXiv.org.

Blazarer er meget kompakte kvasarer forbundet med supermassive sorte huller i centrene af aktive, gigantiske elliptiske galakser. Generelt, blazarer 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 radiokvasarer (FSRQ'er), der har brede, fremtrædende optiske emissionslinjer, og BL Lacertae objekter (BL Lacs), som ikke gør.

Nogle FSRQ'er er high-synchrotron-peaked (HSP) kilder, da deres synkrotron-peak er over 1, 000 THz i hvilerammen. Observationer viser, at partikler effektivt accelereres op til meget høje energier (VHE'er) i HSP'ers jetfly, hvilket gør sådanne kilder meget interessante for astronomer, der studerer ekstreme blazarer.

Ved en rødforskydning på omkring 0,031, Mrk 421 er en HSP blazar med en lavenergi synkrotronkomponent, der topper over 100, 000 THz. Den viser lys og vedvarende GeV- og TeV-emission med hyppige afbrændingsaktiviteter. Tidligere observationer har vist, at gamma-stråleemission fra Mrk 421 er hurtigt variabel, og dens oprindelse er stadig omdiskuteret.

For at kaste mere lys over oprindelsen af ​​denne emission, et hold af astronomer ledet af Axel Arbet-Engels fra Swiss Federal Institute of Technology i Zürich, Schweiz, besluttede at analysere observationsdata opnået mellem december 2012 og april 2018, ved hjælp af ni forskellige instrumenter, der spænder fra radio til gammastrålebånd.

"Vi brugte 5,5 års objektiv observation af kampagnedata, opnået ved hjælp af FACT-teleskopet og Fermi LAT-detektoren ved TeV- og GeV-energier, den længste og tætteste hidtil, sammen med samtidige multi-bølgelængde observationer, at karakterisere variabiliteten af ​​Mrk 421 og at begrænse de underliggende fysiske mekanismer, " skrev forskerne i avisen.

Undersøgelsen viste, at de stærkeste variationer af Mrk 421 forekommer i de hårde røntgenstråler og i TeV-energibåndet. Det viste sig, at røntgenstråler og flares i TeV-energibåndet er meget godt korrelerede. TeV- og røntgenstrømme målt samtidigt viste sig også at være korrelerede.

Ifølge avisen, den gennemsnitlige forsinkelse mellem TeV- og røntgenvariationerne er på et niveau på mindre end 0,6 dage. Variationerne i GeV-energibåndet ser ud til at være stærkt og bredt korreleret med optisk og radiovariabilitet. Det blev fundet, at radiovariationerne halter disse i GeV-båndet med 30 til 100 dage.

Opsummerer resultaterne, astronomerne konkluderede, at røntgen- og TeV-emissioner er drevet af den samme population af højenergipartikler. De tilføjede, at en sådan variabilitet kunne være forårsaget af variationer af elektronens maksimale energi, eller af, for eksempel, det magnetiske felt, der påvirker elektroner og protoner.

© 2021 Science X Network