Блазар — активное ядро галактики¶
Блазар — сверхмассивная компактная область в ядре активной галактики, представляющая собой сверхмассивную чёрную дыру с релятивистской струёй (джетом), направленной практически точно вдоль линии наблюдения Земли. Блазары относятся к классу активных ядер галактик (АЯГ) и являются наиболее энергичными и переменными объектами наблюдаемой Вселенной. Из-за сильного релятивистского беамлинга (усиления излучения в направлении наблюдателя) их спектр и светимость существенно отличаются от других типов активных ядр.
¶Классификация
Блазары делятся на две основные подгруппы:
- Блазары типа BL Lac (объекты BL Lacertae) — характеризуются слабыми или отсутствующими эмиссионными линиями в спектре, сильной и быстрой вариабельностью, высокой степенью поляризации оптического излучения. Названы по первому открытому представителю — BL Lacertae в созвездии Ящерицы.
- Фреквовидные квазары (Flat Spectrum Radio Quasars, FSRQ) — обладают мощными широкими эмиссионными линиями, более высокой светимостью и в целом напоминают обычные квазары, но с плоским радиоспектром, обусловленным вкладом непрерывного синхротронного излучения струи.
¶Строение и механизм излучения
В центре блазара находится сверхмассивная чёрная дыра массой от сотен миллионов до нескольких миллиардов солнечных масс. Вокруг неё формируется аккреционный диск из газа, а из полюсов выбрасываются две противоположно направленные релятивистские струи. В блазаре одна из струй направлена на Землю под малым углом (обычно менее 5–10°).
Основное излучение блазара — несвязное синхротронное радио- и оптическое излучение горячих электронов, движущихся в магнитном поле струи со скоростями, близкими к скорости света. В результате релятивистского беамлинга наблюдаемая светимость усиливается в сотни и тысячи раз по сравнению с излучением в поперечном направлении, а времена вариаций сокращаются на тот же фактор — блазары могут менять яркость за часы и даже минуты.
¶Спектр
Спектр блазара простирается от радиоволн до гамма-излучения и имеет характерную двухгорбую форму:
- Низкочастотный горб (от радио до ультрафиолета и мягкого рентгена) — синхротронное излучение релятивистских электронов.
- Высокочастотный горб (жёсткий рентген и гамма-лучи) — комптоновское рассеяние тех же электронов на собственных синхротронных фотонах (механизм синхротронного самокомптонирования, SSC) или на внешних полях излучения.
¶История открытия
Первым открытым блазаром считается объект BL Lacertae, впервые зарегистрированный в 1929 году как переменная звезда. Его природа оставалась неясной до конца 1960-х годов, когда было обнаружено, что это ядро далёкой галактики с необычно сильной вариабельностью и поляризацией. В 1968 году было установлено, что BL Lacertae — источник мощного радиоизлучения. В 1970-е годы были открыты многочисленные подобные объекты, объединённые в класс блазаров. Термин «блазар» предложен в 1978 году астрономом Эдвардом Фиолеттовым (Edward A. FitzGerald) как сокращение от «BL Lacertae object».
¶Наблюдательные свойства
- Сильная вариабельность на всех волнах — от радио до гамма, с амплитудой до нескольких величин и временными масштабами от минут до лет.
- Высокая степень поляризации оптического излучения (до 30–40 %), что указывает на магнитную природу излучения.
- Плоский радиоспектр (спектральный индекс α ≈ 0 при Fν ∝ ν^α), обусловленный самопоглощением компактного радиоядра.
- Сильное гамма-излучение — блазары являются одними из наиболее мощных внегалактических источников гамма-лучей. Около половины источников, обнаруженных космическим телескопом Fermi (спутник Fermi Gamma-ray Space Telescope), — блазары.
¶Роль в астрофизике
Блазары используются как лаборатория для изучения физики релятивистских струй, процессов аккреции на сверхмассивные чёрные дыры и механизмов ускорения космических лучей. В 2017 году Международная коллаборация нейтринных обсерваторий IceCube зарегистрировала поток высоких нейтрин из направления блазара TXS 0506+056, что стало первым убедительным свидетельством связи блазаров с источниками космических лучей超高 энергий.
¶Известные примеры
- BL Lacertae — прототип класса.
- 3C 279 — один из наиболее изученных фреквовидных квазаров, в 1992 году в нём впервые наблюдалась суперсветовая компонента в радиоструе.
- Mrk 421 и Mrk 501 — ближайшие блазары типа BL Lac, активно исследуемые в гамма-диапазоне.
- TXS 0506+056 — блазар, связанный с нейтрином высокой энергии IceCube-170922A.
Источники:
- Брюханов А. А., Никифоров А. И. «Активные ядра галактик»
- Уорвик Дж. «Астрофизика релятивистских струй»
- NASA/IPAC Extragalactic Database (NED)
- Статьи журнала «Астрономический вестник» по блазарам