Ученые зарегистрировали гамма-излучение очень высоких энергий от блазара OP 313, расположенного примерно в 8 млрд световых лет от Земли. Это самый далекий объект, который удалось наблюдать в данном диапазоне. Международные научные группы, работающие с Большим телескопом LST-1 будущей обсерватории CTAO и системой черенковских телескопов MAGIC, представили результаты наблюдений в журнале Astronomy & Astrophysics.
Вспышка из далекого прошлого
Блазарами называют исключительно яркие активные ядра галактик, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры. Они выбрасывают узкие потоки плазмы — релятивистские джеты. Если один из них направлен почти точно в сторону Земли, излучение объекта становится особенно заметным.
OP 313 относится к квазарам с плоским радиоспектром — одним из самых мощных источников излучения во Вселенной. Зафиксированная вспышка произошла в период, когда Вселенная уже миновала «космический полдень» — эпоху наиболее интенсивного образования звезд и галактик — и постепенно переходила к более спокойному современному состоянию.
Фотоны преодолели 8 млрд световых лет
Гамма-лучи пришли от объекта с красным смещением z = 0,997. На протяжении 8 млрд лет они взаимодействовали с внегалактическим фоновым светом — рассеянным излучением, накопленным звездами и другими космическими объектами.
При столкновении гамма-квантов с фотонами фонового излучения может происходить рождение пары частиц — электрона и позитрона. Из-за этого исходный гамма-сигнал постепенно ослабевает, поэтому обнаружить столь удаленный источник способны только инструменты с очень высокой чувствительностью.
Что питает мощное излучение
Объединив наблюдения LST-1 и MAGIC с данными других обсерваторий в менее энергичных диапазонах, ученые установили ограничения на плотность внегалактического фонового света и проследили изменения яркости OP 313.
Источником гамма-вспышки стали электроны, ускоренные почти до скорости света в плазменном джете сверхмассивной черной дыры. В рамках так называемой лептонной модели эти частицы разгоняются почти до скорости света в плазменном джете, выброшенном сверхмассивной черной дырой. Сталкиваясь с фотонами меньшей энергии в окрестностях черной дыры, электроны передают им часть энергии и превращают их в гамма-кванты.
Новые возможности гамма-астрономии
LST-1 служит прототипом Больших телескопов северной площадки обсерватории CTAO, которую строит десяток европейских стран на острове Пальма в Испании. Вторая, южная площадка — CTAO-South — строится в пустыне Атакама в Чили, рядом с обсерваторией Параналь.
Обнаружение рекордно далекого блазара еще на этапе испытаний подтвердило высокую эффективность установки.
После ввода еще трех телескопов комплекс сможет регистрировать гамма-излучение с энергией от 20 ГэВ. Ученые рассчитывают, что это позволит расширить доступный для наблюдений гамма-горизонт и изучать экстремальные процессы на ранее недостижимых расстояниях.