Астрономам известно о многих активных галактиках, которые испускают такие струи из своего центра. Эти газовые струи можно увидеть в радиодиапазоне, а иногда и в видимом свете, а также в областях рентгеновского и гамма-излучения. Механизм их образования до сих пор остается неясным.
Ясно одно: горячий газ в форме диска вращается вокруг центральной черной дыры. Вероятно, здесь также возникают сильные магнитные поля, которые ускоряют частицы под прямым углом к диску и в струи.
Однако этот центральный механизм нельзя наблюдать непосредственно с Земли из-за больших расстояний. Удача помогла Евгению Вовку из Физического института Макса Планка и его коллегам из Женевы.
Исследователи изучили активную галактику, известную как PKS 1830-211. Это блазар — редкий случай, когда одна из двух струй направлена на Землю, так что астрономы смотрят прямо в струю вдоль продольной оси.Так получилось, что примерно на полпути между Землей и блазаром находится галактика, которая находится от нас на расстоянии миллиардов световых лет. Его сильная гравитация заставляет пространство вокруг него искривляться.
Свет от блазара позади него хорошо проходит через это пространство и уходит в обход — как если бы он проходил через линзу. Таким образом, PKS 1830-211 появляется на небе как два изображения; и эти изображения ярче, чем был бы блазар без этого эффекта линзы.Астрономы уже зарегистрировали вспышки интенсивности в радиодиапазоне, вызванные событиями в блазаре. Поскольку пути распространения света на двух изображениях различаются по длине, они загораются не одновременно после вспышки, а с разницей примерно в 26 дней.
Вовк и его коллеги изучили данные телескопа большой площади на борту космического телескопа Ферми в поисках таких вспышек в области гамма-лучей.Разрешение телескопа здесь недостаточно для того, чтобы получить изображение двух изображений по отдельности, но астрономы также обнаружили вспышки, которые происходили периодически с почти постоянной задержкой. «Период был примерно таким же, как в радиодиапазоне, но коэффициенты усиления интенсивности были намного больше и вариабельнее», — говорит Евгений Вовк.
Такое поведение и дальнейшие результаты наблюдений можно лучше всего объяснить с помощью интересного предположения: хотя изменения яркости в области гамма-лучей также происходят из-за вспышек в блазаре, они в разной степени усиливаются эффектом гравитационной линзы отдельных звезд в галактика переднего плана. Это всегда происходит, когда звезда проходит перед частью блазара, излучающей гамма-лучи, если смотреть с Земли.Разделение полученных здесь изображений настолько мало, что его невозможно наблюдать. «Это будет соответствовать размеру муравья на Луне», — говорит Вовк. Астрофизики называют это эффектом микрогравитационной линзы.
Однако усиление изображений по интенсивности в два-семь раз намного больше, чем в радиодиапазоне. Таким образом, звезды ненадолго высвечивают область гамма-лучей, как бы через увеличительное стекло.Все результаты можно лучше всего объяснить в контексте эффекта микрогравитационной линзы с очень компактной областью гамма-лучей, которая простирается на несколько десятков миллиардов километров.
Это примерно соответствует диаметру нашей Солнечной системы или черной дыры с массой в один миллиард масс Солнца.«Согласно нашим данным, область гамма-лучей лишь немного больше самой черной дыры», — говорит Андрей Неронов из Женевского университета. Поскольку струя, исходящая из центра, расширяется с увеличением расстояния, гамма-излучение, вероятно, генерируется очень близко к черной дыре, то есть квази у основания струи.
Как возникает это излучение, пока неизвестно. Согласно наиболее распространенной теории, черная дыра и газовый диск окружены сильным магнитным полем, в котором частицы, такие как электроны, ускоряются почти до скорости света.
Они могут сталкиваться с легкими частицами (фотонами), передавая частицам столько энергии, что они становятся гамма- или рентгеновскими фотонами.