Квазары движутся. Новые данные позволят получить самые точные навигационные системы

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. Но международная группа астрофизиков, в состав которой входят сотрудники МФТИ, обнаружила, что квазары вовсе не стоят на месте, и объяснила причину такого поведения. Результаты были опубликованы в европейском журнале MNRAS.

Квазары относятся к широкому классу астрономических объектов под названием активные ядра галактик. Соседи Земли совсем не мирные: 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 невидима. Черную дыру окружает непрозрачная область, преодолеть которую может только самое высокочастотное излучение. Активное ядро галактики для наблюдателя с Земли по этой причине 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», направленная на наблюдателя.

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 из-за того, что настоящее изображение «зашифровано» в перекличках участвующих в наблюдениях телескопов.

Ученые разработали автоматическую процедуру, которая анализирует зашифрованные данные. Оказалось, что координата видимого начала джета не стоит на месте, а колеблется туда-сюда вдоль направления джета. Можно предположить, что подвижен сам источник. Однако, по словам астрофизиков, 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.

«Уже давно, с прошлого века, существует теория, объясняющая видимое поведение квазаров излучением быстрых электронов. Однако эта модель ничего не говорит о том, как излучение может меняться со временем», — рассказал Александр Плавин, сотрудник лаборатории фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ и аспирант ФИАН.

Как отметил Александр Плавин, до недавнего времени такой переменностью проще было пренебречь и для практических целей считать активные ядра галактик неподвижными. «Сейчас у нас накопилось достаточно данных, которые удалось аккуратно и эффективно обработать с помощью специально разработанного автоматического метода. Именно это позволило обнаружить наличие переменности положений и связать ее с физическими процессами в джетах», — подчеркнул астрофизик.

Какова причина феномена? Чтобы дать ответ на этот вопрос, авторы проверили, существует ли корреляция 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.

Как можно применить подобный анализ? Точные данные о наблюдаемых перемещениях квазаров позволят скорректировать астрометрические методы и получить самые точные навигационные системы за всю историю человечества.