Blazars là hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN) với các tia tương đối tính có bức xạ phi nhiệt cực kỳ thay đổi trong các khoảng thời gian khác nhau. Sự thay đổi này chủ yếu có vẻ ngẫu nhiên, mặc dù một số dao động gần như định kỳ (QPO), ngụ ý các quá trình có hệ thống, đã được báo cáo trong blazars và các AGN khác.
Sau nguyên mẫu của nó, BL Lacertae, BL Lac là một loại hạt nhân thiên hà đang hoạt động (AGN) hoặc một thiên hà chứa AGN như vậy. BL Lacs được phân biệt với các loại hạt nhân thiên hà hoạt động khác bởi sự biến đổi từ thông nhanh, biên độ lớn và sự phân cực quang học đáng kể. Nó được cung cấp nhiên liệu, giống như tất cả các blazar, bởi vật chất rơi vào lỗ đen siêu lớn của thiên hà (SMBH).
Một nhóm gồm 86 nhà khoa học đến từ 13 quốc gia, trong đó có Tiến sĩ Alok Chandra Gupta từ Viện Nghiên cứu Khoa học Quan sát Aryabhatta (ARIES), Nainital, một tổ chức tự trị của Sở Khoa học và Công nghệ (DST), Chính phủ Ấn Độ, đã tiến hành giám sát quang học với độ phân giải cao trong thời gian rộng đối với blazar BL Lacertae (BL Lac). Họ đã phát hiện ra những dao động độ sáng nhanh đáng ngạc nhiên trong tia sáng của một vụ nổ mạnh ở nhiều bước sóng vào nửa cuối năm 2020, vốn rất giàu tia gamma. Họ cho rằng các chu kỳ thay đổi độ sáng này được gọi là các dao động bán định kỳ (QPO) là do các vòng xoắn trong từ trường trong dòng tia.
Để theo dõi những điều này, các quan sát với Kính viễn vọng Blazar Toàn Trái đất (WEBT) đã được tổ chức bởi Tiến sĩ. Claudia M. Raiteri và Massimo Villata của INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Ý, để theo dõi sự biến đổi của ánh sáng khả kiến trong các blazar sáng trong tia gam ma. Các quan sát quang học của sự hợp tác giữa các nhà thiên văn học WEBT, cùng với 37 kính viễn vọng trên mặt đất trên toàn cầu, đã tìm thấy các chu kỳ thay đổi độ sáng nhìn thấy được nhanh nhất là khoảng 13 giờ trong một luồng hạt năng lượng cao BL Lac—một tia sáng được cung cấp bởi một lỗ đen nằm cách chúng ta khoảng 1 tỷ năm ánh sáng.
Tiến sĩ Svetlana Jorstad của Đại học Boston, người đứng đầu nhóm các nhà thiên văn học tham gia nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature cho biết, “Các chu kỳ thay đổi độ sáng được gọi là dao động bán định kỳ (QPO) thường được thấy nhiều hơn trong các hệ thống khác gọi là nhị phân lỗ đen tia X, có lỗ đen với khối lượng nhỏ hơn từ 10 – 50 M và thường được giải thích bằng các khối khí nóng trong đĩa bồi tụ vật chất quay quanh lỗ đen.”
“Tuy nhiên, trong trường hợp của BL Lac, ánh sáng bị phân cực, đây không phải là trường hợp phát xạ bởi khí nóng trong đĩa, vì vậy việc diễn giải hành vi như vậy rất khó.”
Giáo sư Alan Marscher của Đại học Boston, chuyên gia nghiên cứu về blazar và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “một đường gấp khúc hình thành trong dòng phản lực, làm xoắn từ trường theo cách khiến độ sáng dao động. Hơn nữa, sự phân cực thay đổi theo khoảng thời gian tương tự như độ sáng. Ánh sáng phân cực như vậy phát ra từ dòng tia và sự phân cực chỉ có thể thay đổi nếu từ trường thay đổi trong vùng tạo ra ánh sáng. Từ trường trong máy bay phản lực phải bị xoắn để gây ra dao động.”
“Các quan sát của BL Lac cho thấy mối tương quan chặt chẽ giữa ánh sáng nhìn thấy được và sự biến thiên của tia gamma mà không có bất kỳ độ trễ nào, điều này đặt các tia gamma trong vùng mà ánh sáng nhìn thấy thay đổi.”
Tạp chí tham khảo:
- Jorstad, SG, Marscher, AP, Raiteri, CM và cộng sự. Các dao động gần như định kỳ nhanh chóng trong máy bay phản lực tương đối tính của BL Lacertae. Thiên nhiên 609, 265–268 (năm 2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05038-9
