Ett internationellt team av astronomer har studerat variabel bredbandsemission av gammastrålningsblazaren Markarian 501 under en period av dess höga röntgenaktivitet. Forskningen, publicerad 21 januari på arXiv preprint-server, skulle kunna ge bättre förståelse för utsläppsmekanismer i blazarer.

Blazarer är mycket kompakta kvasarer förknippade med supermassiva svarta hål i mitten av aktiva, jätte elliptiska galaxer. De tillhör en större grupp av aktiva galaxer som är värd för aktiva galaktiska kärnor (AGN), och deras karakteristiska egenskaper är relativistiska jetstrålar som pekar nästan exakt mot jorden. Baserat på deras optiska emissionsegenskaper, astronomer delar blazarer i två klasser:flatspektrumradiokvasarer (FSRQ) som har framträdande och breda optiska emissionslinjer, och BL Lacertae-objekt (BL Lacs), som inte gör det.

Ligger cirka 456 miljoner ljusår bort, Markarian 501 (eller Mrk 501 för kort), är en välkänd gammablazar. Den tillhör BL Lacertae-objekt, och dess optiska spektra domineras av det icke-termiska kontinuumet från strålen.

Observationer av Mrk 501 utförda 1996 med Whipple Observatory har visat att den avger mycket högenergi (VHE) gammastrålar (över 100 GeV). Än så länge, det är ett av få VHE-objekt som kan detekteras med för närvarande tillgängliga teleskop på relativt kort tid, även under perioder med låga utsläpp. Detta gör Mrk 501 till ett utmärkt mål för långtidsövervakning med flera våglängder.

Så en grupp astronomer ledda av Josefa Becerra Gonzalez från University of La Laguna, Spanien, genomförde en omfattande observationskampanj med flera instrument för att karakterisera och studera den tidsmässiga utvecklingen av bredbandsutsläppen från Mrk 501, med fokus på juli 2014, när källan uppvisade mycket hög röntgenaktivitet. För det här syftet, de använde olika rymdteleskop och markbaserade observatorier, inklusive Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC), Första G-APD Cherenkov-teleskopet (FAKTA), Fermi Gamma-ray Space Telescope och Neil Gehrels Swift Gamma-ray Burst Observatory.

"Vi presenterade observationella och teoretiska resultat härledda med multiinstrumentdata från Mrk 501 som samlats in under en tvåveckorsperiod i juli 2014, när röntgenaktiviteten var som högst bland de 14 åren av Neil Gehrels Swift Gamma-ray Burst Observatory, " skrev astronomerna i tidningen.

I allmänhet, VHE-emissionen från Mrk 501 visade sig vara förhöjd under röntgenutbrottet i juli 2014, med ett gammastrålflöde över 0,15 TeV. Under denna tvåveckorsperiod, flödesvariationerna i radion, optisk, och GeV-band visade sig vara milda, men ganska betydande i röntgenbanden, och särskilt betydande i VHE-banden (VHE-variabiliteten identifierades vara dubbelt så stor som röntgen-variabiliteten).

En detaljerad studie av den tidsmässiga utvecklingen av bredbandsspektralenergifördelningen (SED) under utbrottsperioden har utförts. Resultaten visar att den dagliga utvecklingen av röntgen- och gammastrålningsband kan beskrivas väl med en enzons synkrotronsjälv-Compton (SSC) modell med variationer i brytenergin för elektronenergifördelningen (EED), och med vissa justeringar i magnetfältets styrka och spektrala form av EED.

Med hänsyn till dessa resultat, astronomerna drog slutsatsen att variationerna i bredbandsemissionen från den studerade blazaren kan bero på förändringar i accelerationen och kylningen av elektronerna i chock-in jet-modellen.

Dessutom, ett smalt särdrag identifierades vid cirka 3,0 TeV i VHE-gammastrålningsspektrumet från MAGIC-teleskopen. Författarna till artikeln presenterade några scenarier som kan förklara karaktären av denna funktion, Det behövs dock ytterligare studier för att bekräfta vilken som är mest trolig.

"Vi undersökte tre teoretiska scenarier som kunde reproducera det:a) pileup i elektronenergifördelningen på grund av stokastisk acceleration; b) en strukturerad jet med två-SSC-emitterande regioner (relaterade eller inte relaterade), med en region som domineras av en extremt snäv elektronenergifördelning; och c) en emission producerad via en IC [invers Compton]-parkaskad inducerad av elektroner som accelereras i ett magnetosfäriskt vakuumgap, förutom SSC-utsläppen från en mer konventionell region längs Mrk 501:s jet, ", avslutade forskarna.

© 2020 Science X Network