Иллюстрация. «Квазар». Источник: Робин Динель / Институт науки Карнеги.

До недавних пор квазары считались самыми неподвижными объектами звездного неба. В то время как близкие к Земле объекты передвигаются по сложным траекториям, отдаленность квазаров от Земли давала повод считать их надежными и стабильными ориентирами для таких важных практических задач как навигация и изучение тектонических процессов. Однако, международная группа исследователей, включающая ученых из КрАО, ФИАН, МФТИ и MPIfR обнаружила, что квазары не стоят на месте и объяснила причину такого поведения. Результаты опубликованы в европейском журнале MNRAS (https://doi.org/10.1093/mnras/stz504).

Квазары принадлежат к более широкому классу астрономических объектов под названием активные ядра галактик. Земле повезло не иметь таких соседей: фактически активное ядро галактики представляет собой “огнедышащую” черную дыру, выбрасывающую две противоположно-направленные струи плазмы — релятивистские джеты. Сама черная дыра находится в центре объекта и, конечно, невидима. Черную дыру окружает непрозрачная область - своего рода “завеса”, преодолеть которую могут только самые высокочастотное излучение. Поэтому для наблюдателя с Земли активное ядро галактики может выглядеть по-разному в зависимости от диапазона частот, в котором производилось наблюдение. Например, в оптическом диапазоне можно различить и джет, и свечение вокруг его источника. В радиодиапазоне от квазара видна только часть «хвоста», направленного на нас.

Самый точный на сегодняшний день способ наблюдения отдаленных объектов в радиодиапазоне - это радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами. Этот метод позволяет симулировать один гигантский телескоп, расставив по большой территории много обычных и получить информацию о далеком источнике радиоволн с большим разрешением. Однако такие данные сложно интерпретировать: настоящее изображение “зашифровано” в перекличках участвующих в наблюдениях телескопов.

Ученые разработали автоматическую процедуру, анализирующую зашифрованные данные. Оказалось, что координата видимого начала джета не стоит на месте, а колеблется туда-сюда вдоль направления джета. Можно было бы подумать, что подвижен сам источник. Однако астрофизики утверждают, что подобные колебания - это своего рода иллюзия, так как причина явления кроется в непростой природе излучения, а источники - ядра квазаров - никаких смещений в пространстве не совершают.

«Эффект частотно-зависимого сдвига видимого положения квазара был предсказан около сорока лет назад на основании теории синхротронного излучения», — прокомментировал Александр Пушкарев, ведущий сотрудник отдела внегалактических исследований и гамма-астрономии КрАО. — «И вот сейчас, после накопления многолетних рядов наблюдений сотен объектов нам удалось показать, что предсказанный эффект не только существует, но и имеет значимую переменность на масштабах в несколько лет, учет которой будет иметь непосредственные астрометрические приложения в будущем».

В чем может быть причина феномена? Чтобы ответить на этот вопрос, авторы проверили, существуют ли корреляции видимого положения ядра с какими-либо переменными параметрами квазара - например, магнитным полем или яркостью.

Оказалось, что видимая координата ядра напрямую связана с плотностью частиц в джете: кажущийся сдвиг ядра происходит синхронно с увеличением яркости. В рамках теоретической модели это может указывать на роль ядерных вспышек, впрыскивающих более плотную плазму в джет, в поведении квазара.

Какое практическое применение может дать подобный анализ? Точные данные о наблюдаемых перемещениях квазаров позволяет скорректировать астрометрические методы и получить самые точные навигационные системы за всю историю человечества.