В центрах некоторых галактик находятся сверхмассивные черные дыры, которые активно поглощают окружающее вещество. Когда такая черная дыра «включается», она испускает колоссальные потоки излучения, и галактика становится активным галактическим ядром (AGN). Особый класс AGN — блазары, у которых струя плазмы (джет) направлена почти точно на нас. Это делает их одними из самых ярких и мощных источников во Вселенной.
OP 313 относится к подклассу FSRQ (flat-spectrum radio quasar) — самым мощным и далеким блазарам. В декабре 2023 года прототип Большого телескопа (LST-1), установленного в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на острове канарском острове Ла-Пальма в Испании зафиксировал от OP 313 мощную вспышку гамма-излучения сверхвысоких энергий. Это было настолько необычно, что астрономы сразу же сообщили об открытии через сервис для оперативного обмена научной информацией Astronomer’s Telegram (ATel). Теперь, объединив данные LST-1 с наблюдениями телескопов MAGIC (два черенковских телескопа на той же обсерватории), ученые подтвердили: это самый далекий источник гамма-излучения сверхвысоких энергий, когда-либо обнаруженный. Расстояние до него — 8 млрд световых лет (красное смещение z = 0,997).
Путешествие этих гамма-квантов было нелегким. За 8 млрд лет они столкнулись с диффузным внегалактическим фоновым светом (EBL) — слабым излучением, которое накопилось за всю историю Вселенной. При столкновении с фотонами EBL гамма-кванты превращаются в пары частиц (электрон и позитрон), ослабляя исходный сигнал. Чтобы зарегистрировать такие фотоны, нужны исключительно чувствительные инструменты, и LST-1 с MAGIC доказали, что они именно такие.
Анализ данных показал, что вспышка была вызвана ускорением электронов до околосветовых скоростей внутри массивной плазменной струи, выбрасываемой сверхмассивной черной дырой OP 313. Эти релятивистские электроны сталкивались с менее энергичным излучением вокруг черной дыры, передавая ему часть своей энергии и «поднимая» его до гамма-диапазона. Это так называемый лептонный сценарий — классическое объяснение того, как блазары излучают.
Открытие особенно важно, потому что LST-1 — всего лишь прототип. Полный массив Больших телескопов CTAO (еще три телескопа) будет официально введен в строй на Ла-Пальме 15 октября 2026 года. Они смогут регистрировать гамма-кванты с энергией всего 20 ГэВ, расширяя «гамма-горизонт» и позволяя заглянуть в еще более далекое прошлое Вселенной. Результаты опубликованы в научном журнале Astronomy & Astrophysics.
Ранее Наука Mail рассказывала об открытии мощнейшего космического источника нейтрино из известных науке.