Fermi фиксирует на карте “султаны дымовых труб” активной галактики

Космический гамма-телескоп Ферми (Fermi) НАСА фиксирует гамма-излучение, энергия которого в миллиарды раз превосходит энергию радиоволн. Тем не менее, к удивлению многих астрофизиков, султаны объекта “Cen A” четко видны на изображениях, полученных в гамма-диапазоне в течение первых 10 месяцев работы спутника. Информация об исследовании появится в четверг, в выпуске Science Express.

"Это нечто такое, чего мы никогда ранее не видели, наблюдая за гамма-излучением", - отмечает Тедди Чеунг (Teddy Cheung), сотрудник, работающий в группе Fermi научно-исследовательской лаборатории ВМС в Вашингтоне (США). "Мы не только видим вытянутые лепестки источника радиоизлучения, но и то, что излучаемая ими мощность гамма-излучения более чем в десять раз превышает мощность радиоизлучения". Если бы разработка гамма-телескопов опережала разработку их аналогов – радиоприемников, то астрономы сразу бы отнесли объект “Cen A” к классу "гамма-галактик".

Известная также как NGC 5128, галактика “Cen A” находится от нас на расстоянии около 12 миллионов световых лет в созвездии Центавра (Centaurus) и является одним из первых космических источников радиоизлучения, идентифицированных как галактика. "Признаком радиогалактик является присутствие гигантских двулепестковых радиоизлучающих структур вокруг эллиптических галактик, которые в остальном имеют обычный вид", - говорит Юрген Кнодлседер ( Jürgen Knödlseder), сотрудник из группы Fermi, Центра исследований космического излучения в Тулузе, Франция. "Cen A – это хрестоматийный пример".

Астрономы относят галактику “Cen A” к категории "активных галактик"- термин, который применим к любой галактике, в центральной области которой обнаруживаются мощные излучения в разных диапазонах длин волн. "Что является источником энергии этих излучений? – Таковым является «хорошо откормленная» черная дыра, в миллионы раз более массивная, чем наше Солнце", - утверждает Яцуси Фукадзава (Yasushi Fukazawa), соавтор исследования из университета г. Хиросима, Япония. "Черная дыра каким-то образом отклоняет некоторое количество материи, попадающей в неё, разделяя материю на две направленные в противоположные стороны струи (джеты), выбрасываемые из центра".

Подпитываемая топливом черной дыры, которая, по оценкам, в сотни миллионов раз более массивная, чем Солнце, галактика “Cen A” выбрасывает струи (джеты) из намагниченных частиц, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. В течение десятков миллионов лет эти струи выдували два гигантских пузыря, заполненные магнитными полями и быстрыми частицами -- лепестки радиоизлучения, которые мы теперь видим. Радиоволны возникают в виде спирали из быстрых электронов, которая пронизывает спутанный клубок магнитных полей, действующих в области лепестков.
Но откуда возникает гамма-излучение – высокоэнергетическая форма светового излучения?
Вся Вселенная заполнена излучением низкой энергии – радио фотонами повсеместно распространённого космического микроволнового фонового излучения, а также инфракрасного и видимого излучения звезд и галактик. Присутствие этого излучения и является ключом к пониманию гамма-излучения галактики “Cen A”.

"Когда один из этих фотонов сталкивается со сверхбыстрой частицей в лепестках источника радиоизлучения, фотон получает такое приращение энергии, что становится гамма-лучом", - объясняет соавтор Лукаш Ставарж ( Lukasz Stawarz) из Японского агентства по авиационно-космическим исследованиям в Сагамихаре, Япония.

Хотя это похоже скорее на бильярд, чем на астрофизику, этот процесс, называемый обратным комптоновским рассеянием, является обычным способом образования космических гамма-лучей. Для галактики “Cen A” особенно важным аспектом является случай, когда фотоны космического микроволнового фонового излучения рикошетируют от высокоэнергетических частиц в лепестках источника радиоизлучения.

Было показано, что во многих активных галактиках этот процесс приводит к образованию рентгеновских лучей. Но изучение галактики ”Cen A” отмечает первый случай, когда астрономы получили веское доказательство тому, что энергия фотонов микроволнового излучения может быть поднята до уровня энергий гамма-излучения.

Телескоп Fermi позволил каталогизировать сотни блазаров и других типов активных галактик за свой первый год работы. До завершения его миссии это число может достичь нескольких тысяч. Но только потому, что галактика “Cen A” находится так близко, такая большая и «энергичная», она может оказаться единственной активной галактикой, которую телескоп Fermi будет рассматривать таким способом.

С галактикой Centaurus A телескоп Fermi «сорвал джекпот».
Космический гамма-телескоп Ферми (Fermi) НАСА - совместная работа астрофизики и физики элементарных частиц, разработан совместно с Министерством энергетики США, существенный вклад в разработку сделан научными учреждениями и партнерами из Франции, Германии, Италии, Японии, Швеции и США. Национальная радиоастрономическая обсерватория является комплексом оборудования Национального научного фонда, эксплуатируемого на основании соглашения о совместной эксплуатации с Associated Universities, Inc.

Телескоп Ферми (Fermi), предназначенный для изучения больших областей космоса, выделил высокоэнергетическое гамма-излучение из вытянутой области, окружающей активную галактику Центавр A. Излучение соответствует шлейфу радиоизлучающего газа протяженностью в один миллион световых лет, который выброшен сверхкрупной черной дырой, находящейся в галактике. На этой вставке показано комбинированное изображение галактики в видимом/гамма – диапазоне и её расположение на одногодичной карте звездного неба, составленной телескопом Fermi. Автор: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory

Гигантская эллиптическая галактика NGC 5128, показана в видимом свете, содержит источник радиоизлучения, известный как Центавр А. Расположенная на удалении 12 миллионов световых лет, это одна из самых близких активных галактик. Автор: Capella Observatory

Мощность гамма-излучения, испускаемого лепестками галактики “Cen A”, превышает мощность испускаемого ими радиоизлучения более чем в десять раз. Гамма-излучение высокоэнергетического источника, обнаруженное телескопом Ферми (Fermi) для изучения больших областей космоса, изображено фиолетовым цветом на этом комбинированном изображении галактики в гамма-диапазоне/видимом–диапазоне. Автор: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory

Требуется дополнение данными радиоизлучения (оранжевый цвет), чтобы можно было в полной мере оценить величину гигантских радиоизлучающих лепестков галактики “Cen A”, вытянувшихся более чем на 1.4 миллиона световых лет. Гамма-излучение, зафиксированное телескопом Ферми (Fermi) для изучения больших областей космоса (фиолетовый цвет), и изображение галактики в видимом свете также включены в это комбинированное изображение. Автор: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, Capella Observatory, и Ilana Feain, Tim Cornwell, и Ron Ekers (CSIRO/ATNF), R. Morganti (ASTRON), и N. Junkes (MPIfR)
Источник: Астрогоризонт - новости астрономии. Статьи nasa на русском языке

Отзывы и комментарии