Οι Blazars είναι ενεργοί γαλαξιακές πυρήνες (AGN) με σχετικιστικούς πίδακες των οποίων η μη θερμική ακτινοβολία είναι εξαιρετικά μεταβλητή σε διάφορες χρονικές κλίμακες. Αυτή η μεταβλητότητα φαίνεται κυρίως τυχαία, αν και ορισμένες οιονεί περιοδικές ταλαντώσεις (QPOs), που υποδηλώνουν συστηματικές διεργασίες, έχουν αναφερθεί σε blazars και άλλα AGN.
Μετά το πρωτότυπό του, BL Lacertae, ο BL Lac είναι ένας τύπος ενεργού γαλαξιακού πυρήνα (AGN) ή ένας γαλαξίας που φιλοξενεί ένα τέτοιο AGN. Οι BL Lacs διακρίνονται από άλλες κατηγορίες ενεργών γαλαξιακών πυρήνων από την ταχεία μεταβλητότητα ροής μεγάλου πλάτους και τη σημαντική οπτική πόλωση. Τροφοδοτείται, όπως όλα τα blazar, από την ύλη που πέφτει στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα ενός γαλαξία (SMBH).
Μια ομάδα 86 επιστημόνων από 13 χώρες, συμπεριλαμβανομένου του Δρ. Alok Chandra Gupta από το Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES), το Nainital, ένα αυτόνομο ίδρυμα του Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας (DST), η κυβέρνηση της Ινδίας, πραγματοποίησε μια εκτενή οπτική παρακολούθηση υψηλής ανάλυσης χρόνου του blazar BL Lacertae (BL Lac). Εντόπισαν εκπληκτικές γρήγορες ταλαντώσεις φωτεινότητας στον πίδακα ενός blazar κατά τη διάρκεια μιας ισχυρής έκρηξης πολλαπλών μήκων κύματος το δεύτερο εξάμηνο του 2020, η οποία ήταν πλούσια σε ακτίνες γάμμα. Έχουν αποδώσει αυτούς τους κύκλους μεταβολών φωτεινότητας που ονομάζονται οιονεί περιοδικές ταλαντώσεις (QPOs) σε συστροφές στο μαγνητικό πεδίο στον πίδακα.
Για την ανίχνευση αυτών, οργανώθηκαν παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο Blazar Whole Earth (WEBT) από τον Dr. Η Claudia M. Raiteri και ο Massimo Villata του INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Ιταλία, για την παρακολούθηση της μεταβλητότητας του ορατού φωτός σε blazars που είναι φωτεινά σε ακτίνες γάμμα. Οπτικές παρατηρήσεις από τη συνεργασία αστρονόμων WEBT, σε συνεργασία με 37 επίγεια τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο, βρήκαν κύκλους ορατής φωτεινότητας αλλάζει τόσο γρήγορα όσο περίπου 13 ώρες σε έναν πίδακα σωματιδίων υψηλής ενέργειας του BL Lac —ένα blazar που τροφοδοτείται από μαύρη τρύπα που βρίσκεται περίπου 1 δισεκατομμύριο έτη φωτός μακριά.
Η Δρ Svetlana Jorstad του Πανεπιστημίου της Βοστώνης, η οποία ηγήθηκε της ομάδας αστρονόμων που συμμετείχαν στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature, είπε: «Οι κύκλοι των αλλαγών φωτεινότητας που ονομάζονται οιονεί περιοδικές ταλαντώσεις (QPOs) εμφανίζονται συχνότερα σε άλλα συστήματα που ονομάζονται δυαδικά συστήματα μαύρης τρύπας ακτίνων Χ, τα οποία έχουν μαύρες τρύπες με μικρότερες μάζες 10 – 50 M και γενικά εξηγούνται από συστάδες θερμού αερίου στο δίσκο συσσωρευόμενου υλικού που περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα».
«Ωστόσο, στην περίπτωση του BL Lac, το φως είναι πολωμένο, κάτι που δεν ισχύει για την εκπομπή από ζεστό αέριο στο δίσκο, επομένως η ερμηνεία μιας τέτοιας συμπεριφοράς είναι δύσκολη».
Ο καθηγητής Alan Marscher του Πανεπιστημίου της Βοστώνης, ειδικός στην έρευνα blazar και συν-συγγραφέας στη μελέτη, είπε: «Σχηματίζεται μια συστροφή στον πίδακα, περιστρέφοντας το μαγνητικό πεδίο με τέτοιο τρόπο που προκαλεί ταλάντωση της φωτεινότητας. Επιπλέον, η πόλωση αλλάζει με παρόμοια χρονική κλίμακα με τη φωτεινότητα. Ένα τέτοιο πολωμένο φως προέρχεται από τον πίδακα και η πόλωση μπορεί να ποικίλλει μόνο εάν το μαγνητικό πεδίο αλλάξει στην περιοχή παραγωγής φωτός. Το μαγνητικό πεδίο στον πίδακα πρέπει να στρίβει για να προκαλέσει τις ταλαντώσεις».
«Οι παρατηρήσεις του BL Lac δείχνουν μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του ορατού φωτός και των παραλλαγών των ακτίνων γάμμα χωρίς καθυστέρηση, γεγονός που τοποθετεί τις ακτίνες γάμμα στην περιοχή όπου αλλάζει το ορατό φως».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Jorstad, SG, Marscher, AP, Raiteri, CM et al. Ταχείες οιονεί περιοδικές ταλαντώσεις στον σχετικιστικό πίδακα του BL Lacertae. Φύση 609, 265–268 (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05038-9
