Астрофизики увидели «Око Саурона» в глубоком космосе, разгадав давнюю загадку экстремальных блазаров
12.08.2025 г.
Новое потрясающее изображение космической струи, направленной прямо на Землю, раскрывает тайну неожиданно яркого высокоэнергичного гамма- и нейтринного излучения от необычного блазара. Астрономы запечатлели то, что похоже на мифическое «Око Саурона» в далеком космосе – и, возможно, только что решили космическую головоломку десятилетней давности.
Международная группа исследователей, включающая российских учёных, достигла прорыва в понимании того, как блазар PKS 1424+240, движения в котором кажутся спокойными, смог стать одним из самых ярких источников высокоэнергетических гамма-лучей и космических нейтрино, когда-либо наблюдавшихся. Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале Astronomy & Astrophysics.
Расположенный в миллиардых световых лет от нас, блазар PKS 1424+240 долгое время озадачивал астрономов. Блазар – это сверхмассивная черная дыра в центре далекой галактики, выбрасывающая струю плазмы со скоростью, близкой к скорости света, в сторону наблюдателя. Блазары выглядят экстремально яркими и позволяют учёным изучать удивительные физические процессы, в том числе ускорение частиц до энергий, намного превышающих достигнутые на земных ускорителях.
Среди этих выдающихся источников PKS 1424+240 – один из самых примечательных. Это самый яркий из известных нейтринных блазаров, идентифицированных нейтринным телескопом IceCube, а также один из самых далёких и мощных источников высокоэнергичного гамма-излучения, наблюдаемого наземными черенковскими телескопами. Однако, вопреки ожиданиям, изображения его релятивистского выброса, полученные в радиодиапазоне, показывали медленное движение вдоль выброса, хотя только наиболее быстрые плазменные струи могут производить столь интенсивные высокоэнергетические излучения.
Благодаря 15 годам сверхточных наблюдений за радиоизлучением с помощью радиоинтерферометра Very Long Baseline Array (VLBA) исследователи собрали воедино глубокое изображение этой струи с беспрецедентным разрешением. Учёные используют метод интерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), который объединяет радиотелескопы по всему миру, образуя виртуальный телескоп размером с Землю. Это обеспечивает самое высокое угловое разрешение, доступное в астрономии, – до 50 микросекунд дуги. Примерно такой угловой размер будет иметь лист бумаги формата А4 на Земле, если смотреть на него с Луны!
«Когда мы восстановили изображение, то обнаружили, что оно выглядит просто потрясающе», – говорит ведущий автор исследования, член-корр. РАН Юрий Ковалев. «Мы никогда не видели ничего подобного - почти идеальное тороидальное магнитное поле со струёй, направленной прямо на нас».
Поскольку струя распространяется почти точно в направлении на Землю, её высокоэнергетическое излучение резко усиливается благодаря релятивистским эффектам. «Такое направление струи приводит к увеличению видимой яркости в 30 и более раз, – объясняет профессор РАН Александр Пушкарев, соавтор работы из Крымской астрофизической обсерватории РАН. – В то же время струя кажется медленно движущейся из-за эффектов проекции – классическая оптическая иллюзия».
Такая геометрия позволила учёным заглянуть прямо в сердце струи блазара - крайне редкая возможность. Поляризованные радиосигналы помогли команде составить карту структуры магнитного поля джета, выявив его вероятную спиральную или тороидальную форму. Эта структура играет ключевую роль в запуске и фокусировке плазменного потока и может быть необходима для ускорения частиц до экстремальных энергий. «Решение этой загадки подтверждает, что активные галактические ядра со сверхмассивными чёрными дырами являются мощными ускорителями не только электронов, но и протонов, необходимых для рождения высокоэнергетических нейтрино, регистрируемых телескопами IceCube, Байкал-ГВД и KM3NeT, – делает вывод член-корр. РАН Сергей Троицкий из Института ядерных исследований РАН. – Этот результат позволяет продвинуться в понимании связи между релятивистскими выбросами, высокоэнергетичными нейтрино и ролью магнитных полей в космических ускорителях элементарных частиц, что является важной вехой в многоканальной астрономии».
Этот результат усиливает связь между релятивистскими струями, нейтрино высоких энергий и ролью магнитных полей в формировании космических ускорителей, что является важной вехой в многоканальной астрономии.
С российской стороны исследование поддержано Минобрнауки РФ в рамках программы финансирования крупных научных проектов национального проекта "Наука", грант номер 075-15-2024-541.
Работа опубликована:
Looking into the Jet Cone of the Neutrino-Associated Very High Energy Blazar PKS 1424+240
Y. Y. Kovalev, A. B. Pushkarev, J. L. Gomez, D. C. Homan, M. L. Lister, J. D. Livingston, I. N. Pashchenko, A. V. Plavin, T. Savolainen, S. V. Troitsky
Astronomy & Astrophysics Letters, 2025, Vol. 700, L12.
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202555400