Forskare har bestämt egenskaperna hos joniserade materialstrålar som matas ut av supermassiva svarta hål i aktiva galaktiska kärnor. De analyserade oväntade avvikelser mellan data från högprecisionsobservationer som utförts av ett internationellt nätverk av radioteleskop och Gaia-ett rymdobservatorium för European Space Agency utrustat med optiska teleskop.

Yuri Kovalev, som leder MIPT:s laboratorium för relativistisk astrofysik och ett laboratorium vid Lebedev Physical Institute (LPI) vid Ryska vetenskapsakademin, säger, "Genom att jämföra data från radiointerferometrar och optiska teleskop, vi kan få information om heta jetstrålar och ackretionsskivor som omger svarta hål i mitten av galaxer i den synliga delen av spektrumet. Vi har nu fått en bättre förståelse för vad deras struktur är och vilka processer som sker inom dem. "

Yuri Kovalev och Leonid Petrov från MIPT och LPI samarbetade på en forskningsartikel publicerad i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society analysera koordinaterna för aktiva kärnor i avlägsna galaxer erhållna oberoende av mycket lång baslinjeinterferometri (VLBI) och Gaia.

Under 2013, Gaia lanserades med målet att katalogisera de exakta koordinaterna och hastigheterna för 1 miljard stjärnor i vår galax. Hipparcos, sin föregångare, samlat data om positionerna för cirka 1 miljon stjärnor med en maximal precision på 1 millisekund båge. Inom en snar framtid, Gaias noggrannhet når 24 mikrosekunder båge. Förutom stjärnor i vår egen galax, detta teleskop kan observera föremål utanför Vintergatan.

Vid det här laget, Gaia har katalogiserat mer än 1 miljard objekt. Mer än 10, 000 av dessa är extremt ljusa aktiva galaktiska kärnor som kallas kvasarer. Dessa har ackretionsskivor av materia som faller på ett supermassivt svart hål som, i tur och ordning, matar ut förlängda strålar av materia som kallas jets. När materia faller på det svarta hålet, den värms upp till temperaturer så extrema att den avger strålning över nästan hela det elektromagnetiska spektrumet.

För att studera sådana objekt, forskare använder VLBI. Det innebär användning av flera radioteleskop placerade långt från varandra men fungerar som ett integrerat system. Denna teknik bäst vinkelupplösning uppnås med optiska teleskop flera hundra gånger. Detta var det som gjorde radiosignaler så användbara för att lösa strukturen för jetplan som utvisas av kvasarer.

"Men det finns saker du inte kan se i radiospektrumet, "säger Leonid Petrov." Således, till exempel, en ackretionsskiva runt ett supermassivt svart hål avger mestadels synligt och ultraviolett ljus. Så vi bestämde oss för att kombinera data från två källor. "

I motsats till Hubble rymdteleskop eller liknande instrument, Det gör inte Gaia, av sig själv, ta fram en bild. Istället, den registrerar koordinaterna för mitten av ljusstyrkan för ett himmelsobjekt. Tillsammans med MIPT -studenten Alexander Plavin, Kovalev och Petrov jämförde data om koordinaterna för kvasarer erhållna av Gaia och VLBI. De fann att för ungefär 6 procent av föremålen, ståndpunkterna överensstämde inte särskilt bra. Rent generellt, positionen för ett föremål från Gaia förskjutits i strålens riktning.

"Vi kan nu använda data om variabel strålningsutmatning och position för kvasarer från radiointerferometri och Gaia för att återskapa och studera strukturen för hundratals mycket avlägsna kvasarer i skala med parsecs, tusendels sekund av båge. Denna precision är överlägsen vad som är möjligt med vanliga optiska teleskop och även med Hubble, "säger Kovalev. Han tillägger att dataanalys avslöjade förekomsten av ljusa jetstrålar som avger i synligt ljus i många kvasarer vid vinkelskalor så fina att inte ens Hubble -rymdteleskopet kan upptäcka dem. För att se en sådan struktur direkt, ett rymdteleskop med en spegel i storleken på en stadion skulle behövas. Forskarna föreslog en metod för att avslöja denna struktur indirekt genom att kombinera data från befintliga teleskop.

Undersökningen av variationer i källpositioner och ljusstyrka hjälper forskare att avgöra vad som orsakar ljusa bloss i aktiva galaktiska kärnor. Detta kommer att förbättra förståelsen för ackretionsskivornas fysik och supermassiva svarta hål.

Det finns till och med en praktisk aspekt av denna upptäckt:VLBI-baserade kvasarobservationer används i navigering för att upprätta en himmelsk referensram. Detta är nödvändigt för att spåra kontinenternas rörelse och positioneringssystem, inklusive GPS och GLONASS. Jämförelsen av data från VLBI och rymdteleskopet Gaia indikerar förekomsten av en viss källposition "jitter" i det optiska området. Som en konsekvens, försiktighet krävs vid användning av koordinaterna för aktiva galaktiska kärnor som erhålls genom optiska observationer för navigering.