Двадцятирічні спостереження за блазаром зруйнували просту модель

14 серпня 2026 р. 20:29

14 серпня 2026 р. 20:29

Блазари вже давно вважаються одними з найзагадковіших об’єктів у Всесвіті. Новий аналіз майже двадцятирічних спостережень за однією з таких галактик показав, що популярна «проста» модель їхньої роботи не витримує перевірки. Про результати розповідає матеріал на Universe Today .

Що таке блазар і чому його важко вивчати

Блазар — це активна галактика, в центрі якої надмасивна чорна діра викидає струмені іонізованої речовини майже зі швидкістю світла. Якщо один із таких релятивістських джетів спрямований майже точно на Землю, вся галактика для нас «стискається» в один надяскравий пункт.

Такі об’єкти світять у всьому діапазоні електромагнітного випромінювання — від радіохвиль до гамма-променів. Їхня яскравість постійно змінюється, і різні діапазони роблять це не синхронно: наприклад, рентгенівське випромінювання може різко посилитися, тоді як оптичне поводиться інакше навіть під час одного сеансу спостережень.

Щоб повністю відстежувати ці зміни, потрібні інструменти, які безперервно охоплюють увесь спектр, але нині таких немає. Тому блазари спостерігають окремими кампаніями: кілька днів поспіль, раз на місяці або роки, причому кожен телескоп «бачить» лише вузький діапазон енергій.

Двадцять років із PKS 2155-304

Аліція Вєрхольська (Alicja Wierzcholska) з Інституту ядерної фізики в Кракові спільно з Міхаелем Захаріасом (Michael Zacharias) з Гайдельберга змогли «зібрати» значно тривалішу картину. Їхньою мішенню став блазар PKS 2155-304 — об’єкт на відстані близько півтора мільярда світлових років у сузір’ї Південної Риби (Piscis Austrinus).

Дослідники використали архівні дані двох космічних обсерваторій: Swift, яка покриває оптичний, ультрафіолетовий та рентгенівський діапазони, та Fermi, що спостерігає гамма-випромінювання. Разом вони дали майже 20 років спостережень.

У стандартній моделі вважається, що випромінювання блазара надходить із однієї ділянки джета й створюється однією популяцією електронів. Тоді яскравість в оптичному та рентгенівському діапазонах має змінюватися узгоджено — хоча б з деякою затримкою.

Але за два десятиліття така довгострокова кореляція просто не з’являється. Оптичний та рентгенівський потоки «живуть» своїм життям, що ставить під сумнів ідею про єдине джерело випромінювання з однією групою електронів.

Спалахи, що не повторюються за одним сценарієм

Є ще одна дивина. Коли блазар спалахує в рентгені, зазвичай більш енергійні, «тверді» фотони світяться яскравіше, ніж м’які, менш енергійні. У кожному окремому спалаху PKS 2155-304 цю тенденцію можна побачити, але деталі постійно змінюються.

Якщо порівняти спалахи між собою на проміжку у два десятиліття, єдиного шаблону не видно. Кожен спалах, схоже, зумовлений трохи іншими процесами в джеті, а не якоюсь простою повторюваною схемою.

Неочікуваний «провал» у спектрі та роль протонів

Найзагадковішою виявилась пара спостережень 2012 року. Під час двох окремих сеансів у спектрі PKS 2155-304 з’явилося додаткове падіння інтенсивності — «провал», який статистично підтверджений. І це сталося в період, коли блазар не демонстрував потужних спалахів.

Між цими двома вимірами щось «увімкнулося», але не у вигляді класичного спалаху. Команда Вєрхольської вважає, що найбільш правдоподібним поясненням є процеси за участю протонів, а не електронів. Тобто у певні моменти в джеті можуть домінувати адронні механізми випромінювання.

Це особливо цікаво, адже саме адронні процеси дають змогу утворювати нейтрино. Високоенергетичні нейтрино роками фіксують на Землі, але їхні джерела здебільшого залишаються невідомими. Єдиний надійний слід нині пов’язують із блазаром TXS 0506+056, який був у стані потужного спалаху, коли в антарктичному детекторі зареєстрували високоенергетичне нейтрино.

Нові результати щодо PKS 2155-304 не дають готової відповіді, але підсилюють підозру, що блазари можуть відігравати ключову роль у походженні космічних нейтрино. Водночас вони показують, наскільки складні й різноманітні процеси всередині джетів надмасивних чорних дір, і як мало нам поки що вдається описати їх однією універсальною моделлю.

Наука