Astrofysiker från Moskvainstitutet för fysik och teknik, Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences (LPI RAS), och NASA har hittat ett fel i koordinaterna för aktiva galaktiska kärnor uppmätt av rymdteleskopet Gaia, och hjälpte till att rätta till det. Resultaten, publicerad i The Astrofysisk tidskrift , fungerar också som en oberoende bekräftelse av den astrofysiska modellen av dessa objekt.

"Ett av nyckelresultaten av vårt arbete är ett nytt och ganska oväntat sätt att indirekt studera den optiska emissionen från de centrala delarna av aktiva galaktiska kärnor. Det finns mycket som direkta optiska observationer inte kan visa oss. Men radioteleskop visade sig vara användbara för att komplettera bilden, " kommenterade Alexander Plavin, en forskare vid MIPT:s relativistiska astrofysiklab och en doktorand vid LPI RAS.

Även om precisionen för koordinaterna som erhålls av jordbaserade optiska teleskop är ganska begränsad, orbital observatorier som Gaia erbjuder en väg runt detta. Lanserades 2013, den tar emot signaler från relativt avlägsna kosmiska källor och hämtar deras koordinater med en överlägsen precision.

Före Gaia, de mest exakta koordinaterna mättes med radioteleskoparrayer (figur 1). Det här är system av teleskop som kan fånga upp en lågfrekvent signal – det vill säga radiovågor — med en anständig upplösning. På så sätt kan ganska detaljerade bilder produceras, men objektens positioner i rymden bestäms med något mindre precision än Gaias.

MIPT-LPI-teamet fann att för all sin precision, Gaia är inte ofelbar. En jämförelse mellan data från Gaia och radioteleskop (t.ex. figurerna 2 och 3) avslöjade ett systematiskt fel i orbitalobservatoriets mätningar av en hel klass av himlaobjekt, kallas aktiva galaktiska kärnor. Som ett resultat, de mest exakta rymdkartorna är de som förlitar sig på omloppsobservationer med stöd av jordbaserade teleskop som tillhandahåller radiodata för att möjliggöra koordinatkorrigering.

En aktiv galaktisk kärna är ett kompakt och mycket ljust område i mitten av en galax. Emissionsspektra för AGN skiljer sig från stjärnornas, vilket väcker frågan om arten av föremålet i centrum. Den nuvarande konsensusen är att AGN har svarta hål som absorberar materia från deras värdgalaxer. Förutom den galaktiska skivan, dess ljusa kärna, och dammmolnet runt det, sådana system kan innefatta kraftfulla utflöden av materia som kallas jets. Beroende på typen av jet, en AGN kan klassificeras som en kvasar, en blazar, eller annars.

Yuri Kovalev, som leder astrofysiklabbet vid MIPT och LPI RAS, sa, "Vi antog att strålen kan vara ansvarig för det systematiska felet i koordinaterna för de aktiva galaktiska kärnorna som mäts av Gaia. Detta visade sig verkligen vara fallet. Det visade sig att om ett objekt har en tillräckligt lång stråle, Gaia uppfattar att källan är mycket längre längs jetriktningen än radioteleskopen."

Effekten kan inte skrivas av som slumpmässig, eftersom förskjutningen var i jetriktningen, och ett statistiskt signifikant fel observerades endast för AGN med de längsta svansarna. Nämligen, de vars jetstrålar var storleksordningar större än storleken på själva galaxerna. Storleken på förskjutningen var jämförbar med längden på strålarna.

Sedan förra året, Gaia har också tillhandahållit information om galaxernas synliga "färger". Detta har gjort det möjligt för forskarna att bestämma de individuella koordinaterna och bidragen till emissionsspektrumet för de olika delarna av galaxen:källan, disk, jet och stjärnor. Koordinatförskjutningarna visade sig främst bero på att strålarna var långa och att ackretionsskivorna var små. Som sagt, mätning av stjärnemission har nästan ingen effekt på precisionen med vilken positionen för en galax bestäms.

Dessa fynd fick författarna att dra slutsatsen att astrofysiska effekter relaterade till långa jetstrålar kan förvirra Gaias orbitalobservatorium. Detta innebär att det inte kan betraktas som en helt trovärdig oberoende källa för data om kvasarkoordinater. För att få bättre data, rymdteleskopet måste backas upp med markbaserade radioobservationer (figur 3).

"I framtiden, genom att kombinera observationsresultat, vi kan se strukturen av det centrala diskjetsystemet i en kvasar i minsta detalj - med subparsec upplösning [där en parsec är en astronomisk enhet av avstånd lika med cirka 3 ¼ ljusår]. Direkta optiska teleskopobservationer ger inga sådana bilder, men vi kan få dem!" tillade Plavin.

Fynden är oberoende bevis till stöd för den enhetliga AGN-modellen. Den förklarar beteendet hos de olika typerna av AGN i termer av deras orientering i rymden i förhållande till observatören, snarare än vad gäller deras inre funktioner.

Att exakt kunna mäta positionerna för himmelska objekt utanför vår galax är viktigt ur praktisk synvinkel:Det är deras positioner som fungerar som den bästa referensen för de mest punktliga koordinatsystemen, inklusive de underliggande GPS och dess ryska motsvarighet GLONASS.