Ett internationellt team av astrofysiker observerade för första gången att strålen från en kvasar är mindre kraftfull på långa radiovåglängder än tidigare förutspått. Denna upptäckt ger nya insikter i utvecklingen av kvasarjetstrålar. De gjorde denna observation med det internationella Low Frequency Array (LOFAR) teleskopet, som producerade högupplösta radiobilder av kvasar 4C+19.44, ligger över 5 miljarder ljusår från jorden.

Supermassiva svarta hål som är många miljoner gånger mer massiva än solen finns i de centrala delarna av galaxer. De växer ännu större genom att attrahera och konsumera närliggande gas och damm. Om de förbrukar material snabbt, den infallande materien lyser starkt och källan är känd som en kvasar. En del av denna infallande materia smälts inte, men skjuts istället ut i form av så kallade jetstrålar som slår genom den omgivande galaxen och in i det intergalaktiska rymden under miljontals ljusår. Dessa jets, lyser starkt vid radiovåglängder, består av partiklar som accelereras upp till nästan ljusets hastighet, men exakt hur dessa partiklar uppnår energier som inte kan uppnås på jorden är ännu inte helt löst.

Upptäckten på kvasar 4C+19.44 ger nya insikter om balansen mellan energin i fältet som omger kvasaren och den som finns i kvasarjeten. Detta fynd indikerar att fenomenet uppstår från en inneboende egenskap hos källan snarare än absorptionseffekter. Det innebär att den tillgängliga energibudgeten för att accelerera partiklar och balansen mellan energi lagrad i partiklar och i magnetfältet är mindre än förväntat.

"Detta är en viktig upptäckt som kommer att användas i många år framöver för att förbättra simuleringar av jetstrålar. Vi observerade för första gången en ny signatur av partikelacceleration i kraften som sänds ut av kvasarstrålar vid långa radiovåglängder - ett oväntat beteende som förändrar vår tolkning av deras utveckling, " sa professor Francesco Massaro från universitetet i Turin. "Detta upptäcktes redan i andra kosmiska källor, men det har aldrig tidigare observerats i kvasarer."

Det internationella teamet av astrofysiker observerade strålen från kvasaren 4C+19.44 vid korta radiovåglängder, i synligt ljus, och röntgenvåglängder. Tillägget av LOFAR-bilderna gjorde det möjligt för astrofysiker att göra denna upptäckt. LOFAR är den första radioanläggningen som fungerar på långa radiovåglängder, som ger skarpa bilder med en upplösning som liknar den i rymdteleskopet Hubble.

"Vi har kunnat utföra detta experiment tack vare den högsta upplösning som någonsin uppnåtts vid dessa långa radiovåglängder, möjliggjort av LOFAR." Sa Dr. Adam Deller, en astrofysiker vid Swinburne University of Technology som bidrog till LOFAR-dataanalys och avbildning av 4C +19.44 vid ASTRON i Nederländerna, hjärtat av LOFAR-samarbetet.

Dr Raymond Oonk, en astronom vid ASTRON och Leiden University och Dr. Javier Moldon, astronom vid University of Manchester, förklarade att "Vi har utvecklat nya kalibreringstekniker för LOFAR och detta har gjort det möjligt för oss att separera kompakta radiostrukturer i kvasarjeten som kallas radioknutar, och mäta deras utsända ljus. Detta resultat var oväntat, och kräver djupare utredningar. Nya insikter och ledtrådar om partikelacceleration kommer snart, tack vare de internationella stationerna i LOFAR."

Observationen som utfördes på radiojeten 4C+19.44 designades av Dr. D.E. Harris, handledare för prof. Francesco Massaro, medan han arbetade vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics för flera år sedan. Han utförde observationen i samarbete med Dr. Raffaella Morganti och hans vänner och kollegor på ASTRON. Han fick bara möjlighet att se preliminära resultat, när han gick bort den 6 december 2015. Denna publikation, publicerades i första marsnumret av Astrofysisk tidskrift , är till minne av sin karriär, som sträckte sig över mycket av radioastronomins historia.