Среди астрономов давно установлено, что в центре большинства галактик находится черная дыра. Но галактики, содержащие пару черных дыр, остались теоретическими.
Результаты исследования группы опубликованы в The Astrophysical Journal 19 июня 2020 года в статье под названием «Систематический поиск периодичности гамма-лучей в активных ядрах галактик, обнаруженных телескопом Fermi Large Area Telescope."
«В целом, сверхмассивные черные дыры характеризуются массой более миллиона масс нашего Солнца», – сказал Пабло Пенил, ведущий автор исследования и доктор наук.D. студент Университета Комплутенсе де Мадрид в Испании. «Было обнаружено, что некоторые из этих сверхмассивных черных дыр, известных как активные галактические ядра (AGN), ускоряют частицы почти до скорости света в коллимированных лучах, называемых джетами. Излучение этих струй регистрируется по всему электромагнитному спектру, но большая часть их энергии выделяется в виде гамма-лучей."
Гамма-лучи, которые являются самой экстремальной формой света, обнаруживаются телескопом большой площади на борту космического гамма-телескопа Ферми НАСА. AGN характеризуются резкими и непредсказуемыми изменениями яркости.
«Выявление закономерностей в их гамма-излучении – это все равно что смотреть на бурное море и искать крошечный набор регулярных волн, вызванных, скажем, проходом небольшой лодки», – сказал Пенил. "Очень быстро становится очень сложно."
Команда выполнила первый сложный шаг по идентификации большого количества галактик, которые излучают периодически в течение многих лет, и пытается решить вопрос о том, что вызывает такое периодическое поведение в этих AGN. Некоторые из возможных объяснений увлекательны.
«Следующим шагом будет подготовка наблюдательных кампаний с другими телескопами, чтобы внимательно следить за этими галактиками и, надеюсь, разгадать причины этих убедительных наблюдений», – сказал соавтор Марко Аджелло, доцент кафедры физики Колледжа наук. и астрономия в университете Клемсона. «У нас есть несколько возможностей – от эффектов маяка, создаваемых струями до модуляции потока вещества к черной дыре, – но одно очень интересное решение будет заключаться в том, что периодичность создается парой сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг друг с другом. Понимание связи этих черных дыр с окружающей их средой будет иметь важное значение для полной картины формирования галактик."
Благодаря десятилетним наблюдениям Fermi-LAT, команда смогла идентифицировать повторение гамма-сигналов в течение нескольких лет. В среднем эти выбросы повторяются примерно каждые два года.
«Наше исследование представляет собой наиболее полную на сегодняшний день работу по поиску периодичности в гамма-лучах, исследование, которое поможет получить представление о происхождении этого своеобразного поведения», – сказал соавтор Альберто Домингес, доктор философии Penil.D. руководитель в Мадриде, а также бывший научный сотрудник группы Аджелло в Клемсоне. «Мы использовали девять лет непрерывных LAT наблюдений всего неба. Среди более чем двух тысяч проанализированных AGN только около дюжины выделяются этой интригующей циклической эмиссией."
Увеличение ограниченной выборки периодических излучателей представляет собой важный шаг вперед для понимания основных физических процессов в этих галактиках.
"Ранее было известно, что только два блазара показывают периодические изменения яркости гамма-излучения.
Благодаря нашему исследованию мы можем с уверенностью сказать, что такое поведение присутствует в 11 других источниках », – сказала соавтор Сара Бусон, профессор Вюрцбургского университета в Германии. «Кроме того, наше исследование обнаружило 13 других галактик с намеками на циклическое излучение. Но чтобы уверенно это подтвердить, нам нужно дождаться, пока Fermi-LAT соберет еще больше данных."