Blazars zijn actieve galactische kernen (AGN) met relativistische jets waarvan de niet-thermische straling extreem variabel is op verschillende tijdschalen. Deze variabiliteit lijkt in de eerste plaats willekeurig, hoewel sommige quasi-periodieke oscillaties (QPO's), die systematische processen impliceren, zijn gerapporteerd in blazars en andere AGN's.
Na zijn prototype, BL Lacertae, is BL Lac een type actieve galactische kern (AGN) of een sterrenstelsel dat zo'n AGN herbergt. BL Lacs onderscheiden zich van andere categorieën van actieve galactische kernen door snelle fluxvariabiliteit met grote amplitude en aanzienlijke optische polarisatie. Het wordt, zoals alle blazars, gevoed door materie die in het superzware zwarte gat (SMBH) van een sterrenstelsel valt.
Een team van 86 wetenschappers uit 13 landen, waaronder Dr. Alok Chandra Gupta van het Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES), Nainital, een autonoom instituut van de Afdeling Wetenschappen en Technologie (DST), de regering van India, voerde een uitgebreide optische monitoring met hoge tijdresolutie uit van de blazar BL Lacertae (BL Lac). Ze zagen verrassend snelle oscillaties van helderheid in de straal van een blazar tijdens een sterke uitbarsting met meerdere golflengten in de tweede helft van 2020, die rijk was aan gammastraling. Ze hebben deze cycli van helderheidsveranderingen, quasi-periodieke oscillaties (QPO's) genoemd, toegeschreven aan draaiingen in het magnetische veld in de jet.
Om deze op te sporen werden waarnemingen met de Whole Earth Blazar Telescope (WEBT) georganiseerd door Drs. Claudia M. Raiteri en Massimo Villata van INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Italië, om de variabiliteit van zichtbaar licht in blazars die helder zijn in gamma stralen. Optische waarnemingen door de WEBT-samenwerking van astronomen, die samenwerken met 37 telescopen op de grond over de hele wereld, vonden cycli van zichtbare helderheidsveranderingen zo snel als ongeveer 13 uur in een straal van hoogenergetische deeltjes van BL Lac - een blazar aangedreven door een zwart gat op ongeveer 1 miljard lichtjaar afstand.
Dr. Svetlana Jorstad van de Universiteit van Boston, die het team van astronomen leidde dat deelnam aan de studie gepubliceerd in Nature, zei: "De cycli van helderheidsveranderingen die quasi-periodieke oscillaties (QPO's) worden genoemd, worden vaker gezien in andere systemen die X-ray black hole binaries worden genoemd, die hebben zwarte gaten met kleinere massa's van 10 - 50 M en worden over het algemeen verklaard door klonten heet gas in de schijf van aangroeiend materiaal dat in een baan rond het zwarte gat draait."
"In het geval van BL Lac is het licht echter gepolariseerd, wat niet het geval is voor emissie door heet gas in de schijf, dus het interpreteren van dergelijk gedrag is moeilijk."
Prof. Alan Marscher van de Boston University, een expert in blazar-onderzoek en een co-auteur van de studie, zei: “Er vormt zich een knik in de straal, waardoor het magnetische veld zodanig wordt verdraaid dat de helderheid gaat oscilleren. Bovendien verandert de polarisatie met een vergelijkbare tijdschaal als de helderheid. Dergelijk gepolariseerd licht komt van de straal en de polarisatie kan alleen variëren als het magnetische veld in het lichtproducerende gebied verandert. Het magnetische veld in de jet moet draaien om de oscillaties te veroorzaken.”
"De waarnemingen van BL Lac laten zonder enige vertraging een sterke correlatie zien tussen zichtbaar licht en gammastralingsvariaties, waardoor gammastraling wordt geplaatst in het gebied waar het zichtbare licht verandert."
Journal Reference:
- Jorstad, SG, Marscher, AP, Raiteri, CM et al. Snelle quasi-periodieke oscillaties in de relativistische straal van BL Lacertae. NATUUR 609, 265-268 (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05038-9
