На то, что квазары играют роль «маяков» Вселенной, сыграла роль как неподвижность, так и их отдаленность от нашей планеты. Ведь близкие к Земле объекты передвигаются по сложным траекториям. Это давало повод считать квазары стабильными и надежными ориентирами. Однако астрофизики в этом усомнились. Результаты их исследования опубликованы в европейском журнале MNRAS.
«Эффект частотно-зависимого сдвига видимого положения квазара был предсказан около 40 лет назад на основании теории синхротронного излучения и вскоре был успешно обнаружен, — прокомментировал Александр Пушкарев, ведущий научный сотрудник Крымской астрофизической обсерватории и ФИАН. — Целью нашего исследования было выяснить, переменен ли эффект, и если да, то насколько сильно и на каких масштабах времени».
Квазары принадлежат к более широкому классу астрономических объектов под названием активные ядра галактик. Земле повезло не иметь таких соседей: фактически активное ядро галактики представляет собой «огнедышащую» черную дыру, выбрасывающую две противоположно направленные струи плазмы — релятивистские джеты.
Сама черная дыра находится в центре объекта и, конечно, невидима. Черную дыру окружает непрозрачная область — своего рода «завеса», преодолеть которую может только самое высокочастотное излучение.
Квазар / ©Робин Динель / Институт науки Карнеги
Поэтому для наблюдателя с Земли активное ядро галактики может выглядеть по-разному — в зависимости от диапазона частот, в котором производилось наблюдение. Например, в оптическом диапазоне можно различить и джет, и свечение вокруг его источника. В радиодиапазоне от квазара видна только часть «хвоста», направленная на нас.
Самый точный на сегодня способ наблюдения отдаленных объектов в радиодиапазоне — радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами. Этот метод позволяет симулировать один гигантский телескоп, расставив по большой территории много обычных, и получить информацию о далеком источнике радиоволн с большим разрешением. Но такие данные сложно интерпретировать: настоящее изображение «зашифровано» в перекличках участвующих в наблюдениях телескопов.
Ученые разработали автоматическую процедуру, анализирующую зашифрованные данные. Оказалось, координата видимого начала джета не стоит на месте, а колеблется туда-сюда вдоль направления джета. Можно было бы подумать, что подвижен сам источник.
Однако астрофизики утверждают, что подобные колебания — своего рода иллюзия, так как причина явления кроется в непростой природе излучения, а источники — ядра квазаров — никаких смещений в пространстве не совершают.
«Уже давно, с прошлого века, существует теория, объясняющая видимое поведение квазаров излучением быстрых электронов. Но эта модель ничего не говорит о том, как излучение может меняться со временем, — рассказал Александр Плавин, сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ и аспирант ФИАН.
— До недавнего времени проще было закрыть глаза на такую переменность и для практических целей считать активные ядра галактик неподвижными. Сейчас у нас накопилось достаточно данных, которые удалось аккуратно и эффективно обработать с помощью специально разработанного автоматического метода. Именно это позволило обнаружить наличие переменности положений и связать ее с физическими процессами в джетах».
В чем может быть причина феномена? Чтобы ответить на этот вопрос, авторы проверили, существуют ли корреляции видимого положения ядра с какими-либо переменными параметрами квазара — например, магнитным полем или яркостью.
Оказалось, видимая координата ядра напрямую связана с плотностью частиц в джете: кажущийся сдвиг ядра происходит синхронно с увеличением яркости. В рамках теоретической модели это может указывать на роль ядерных вспышек, впрыскивающих более плотную плазму в джет, в поведении квазара.
Какое практическое применение может дать подобный анализ? Точные данные о наблюдаемых перемещениях квазаров позволят скорректировать астрометрические методы и получить самые точные навигационные системы за всю историю человечества.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
