Blazare sind aktive galaktische Kerne (AGN) mit relativistischen Jets, deren nicht-thermische Strahlung auf verschiedenen Zeitskalen extrem variabel ist. Diese Variabilität scheint in erster Linie zufällig zu sein, obwohl bei Blazaren und anderen AGNs über einige quasiperiodische Oszillationen (QPOs) berichtet wurde, die auf systematische Prozesse schließen lassen.
Nach seinem Prototyp, BL Lacertae, ist BL Lac eine Art aktiver galaktischer Kern (AGN) oder eine Galaxie, die einen solchen AGN beherbergt. BL Lacs unterscheiden sich von anderen Kategorien aktiver galaktischer Kerne durch schnelle Flussschwankungen mit großer Amplitude und erhebliche optische Polarisation. Er wird, wie alle Blazare, durch Materie angetrieben, die in das supermassive Schwarze Loch (SMBH) einer Galaxie fällt.
Ein Team von 86 Wissenschaftlern aus 13 Ländern, darunter Dr. Alok Chandra Gupta vom Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES), Nainital, einer autonomen Einrichtung der Abteilung für Wissenschaft und Technologie (DST), die indische Regierung, führte eine umfassende hochauflösende optische Überwachung des Blazars BL Lacertae (BL Lac) durch. Sie entdeckten überraschend schnelle Helligkeitsschwankungen im Jet eines Blazars während eines starken Multiwellenlängenausbruchs in der zweiten Hälfte des Jahres 2020, der reich an Gammastrahlen war. Sie haben diese Zyklen von Helligkeitsänderungen, die als quasiperiodische Oszillationen (QPOs) bezeichnet werden, auf Verdrehungen des Magnetfelds im Jet zurückgeführt.
Um diese aufzuspüren, wurden Beobachtungen mit dem Whole Earth Blazar Telescope (WEBT) von Dr. Claudia M. Raiteri und Massimo Villata vom INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Italien, um die Variabilität des sichtbaren Lichts in hellen Blazaren zu überwachen gamma Strahlen. Optische Beobachtungen der WEBT-Kollaboration von Astronomen, die mit 37 bodengestützten Teleskopen auf der ganzen Welt zusammenarbeiteten, ergaben Zyklen sichtbarer Helligkeitsänderungen mit einer Geschwindigkeit von bis zu etwa 13 Stunden in einem Strahl hochenergetischer Teilchen von BL Lac – einem von a angetriebenen Blazar Schwarzes Loch, etwa 1 Milliarde Lichtjahre entfernt.
Dr. Svetlana Jorstad von der Boston University, die das Team von Astronomen leitete, die an der in Nature veröffentlichten Studie teilnahmen, sagte: „Die Zyklen von Helligkeitsänderungen, die als quasi-periodische Oszillationen (QPOs) bezeichnet werden, werden häufiger in anderen Systemen beobachtet, die als Röntgen-Schwarzloch-Binärsysteme bezeichnet werden Schwarze Löcher mit kleineren Massen von 10 – 50 M und werden im Allgemeinen durch Klumpen heißen Gases in der Scheibe aus akkretierendem Material erklärt, die das Schwarze Loch umkreist.“
„Im Fall von BL Lac ist das Licht jedoch polarisiert, was bei der Emission durch heißes Gas in der Scheibe nicht der Fall ist, sodass die Interpretation dieses Verhaltens schwierig ist.“
Prof. Alan Marscher von der Boston University, Experte für Blazar-Forschung und Mitautor der Studie, sagte: „Im Strahl bildet sich ein Knick, der das Magnetfeld so verdreht, dass die Helligkeit schwankt. Darüber hinaus ändert sich die Polarisation mit einer ähnlichen Zeitskala wie die Helligkeit. Solch polarisiertes Licht kommt vom Strahl und die Polarisation kann sich nur ändern, wenn sich das Magnetfeld im lichterzeugenden Bereich ändert. Das Magnetfeld im Jet muss sich verdrehen, um die Schwingungen zu verursachen.“
„Die Beobachtungen von BL Lac zeigen eine starke Korrelation zwischen sichtbaren Licht- und Gammastrahlenschwankungen ohne Verzögerung, wodurch Gammastrahlen in den Bereich gelangen, in dem sich das sichtbare Licht ändert.“
Journal Referenz:
- Jorstad, SG, Marscher, AP, Raiteri, CM et al. Schnelle quasiperiodische Schwingungen im relativistischen Jet von BL Lacertae. Natur 609, 265–268 (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05038-9
