En konstnärs föreställning om en blazar, en galay som drivs av en aktiv kärna. Blazarer är de vanligaste källorna som upptäckts av NASA:s Fermi gamma-ray rymdfarkoster. Astronomer har modellerat de ljusa, variabel emission från blazaren CTA102 mellan 2013-2017 med hjälp av data hämtade från gammastrålning till radioband. De kan förklara den observerade variabiliteten i flera våglängder med hjälp av en geometrisk modell för de snabbt rörliga strålarna. Kredit:M. Weiss/CfA
Aktiva galaktiska kärnor (AGN) är supermassiva svarta hål i mitten av galaxer som ansamlas material. Dessa AGN sänder ut strålar av laddade partiklar som rör sig med hastigheter nära ljusets, transporterar enorma mängder energi bort från det centrala svarta hålsområdet och strålar ut över det elektromagnetiska spektrumet. Blazarer är extrema exempel på AGN där de kollimerade jetplanen av en slump är inriktade mot oss. Blazarjetstrålar har två toppemissionsvåglängder, en som sträcker sig från radion till röntgen, resultatet av laddade partikelacceleration, och en med extremt kort våglängd, högenergi-gammastrålband som vanligtvis (och något kontroversiellt) tillskrivs de laddade partiklarna som sprider infraröda "frö"-fotoner från en mängd andra källor. Alla dessa band visar stark och oförutsägbar variation. Samtidig, långtidsobservationer över flera band därför, genom att modellera den relativa tidpunkten för flammor och andra variabla utsläpp, erbjuda ett värdefullt sätt att undersöka de många möjliga fysiska mekanismerna i arbetet.
CfA-astronomen Mark Gurwell var medlem i ett stort team av astronomer som övervakade variabiliteten hos blazaren CTA102 från 2013-2017 som spänner över det elektromagnetiska spektrumet från radio till gammastrålar, i synnerhet att använda Submillimeter Array för att mäta avgörande radioemissioner med kort (mm/submm) våglängd. Även om denna ljusa blazar hade varit under övervakning sedan 1978, det var först sedan Compton Gamma Ray Observatory lanserades 1992 som dess gammastrålningsvariabilitet upptäcktes, och lanseringen av Fermi Gamma-Ray Space Telescope-uppdraget 2008 möjliggjorde fortsatta observationer.
2016, CTA102 gick in i en ny fas med mycket hög gammastrålningsaktivitet, blossar under några veckor med motsvarande emissionsförändringar på alla våglängder. I december samma år sågs ett bloss som var mer än 250 gånger ljusare än sitt vanliga svaga tillstånd. Flera detaljerade fysiska scenarier föreslogs för den händelsen, en av dem baserat på förändringar i strålarnas geometriska orientering. I den nya tidningen, teamet noterar att eftersom de två emissionstopparna uppstår från två olika processer med olika geometriska egenskaper, det geometriska scenariot kan testas. Gammastrålningen och optiska flöden uppstår från samma partikelrörelser i strålarna, till exempel, och bör vara starkt korrelerade. Astronomerna genomförde en analys av alla tillgängliga variabilitetsdata från 2013-2017. De drar slutsatsen att en inhomogen, krökt jet som moduleras av förändringar i orientering kan förklara det långsiktiga flödet och spektrala utvecklingen av CTA102 på ett enkelt sätt.