Astronomer från Schweiz och Tyskland har utfört multivåglängdsobservationer av en blazar med hög synkrotrontopp känd som Mrk 421. Resultaten av denna observationskampanj ger fler insikter om variationen i gammastrålning från denna källa. Studien publicerades den 26 januari på arXiv.org.

Blazarer är mycket kompakta kvasarer förknippade med supermassiva svarta hål i mitten av aktiva, jätte elliptiska galaxer. I allmänhet, blazarer 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 (FSRQs) som har breda, framträdande optiska emissionslinjer, och BL Lacertae-objekt (BL Lacs), som inte gör det.

Vissa FSRQ är källor med hög synkrotrontopp (HSP) eftersom deras synkrotrontopp är över 1, 000 THz i viloramen. Observationer visar att partiklar effektivt accelereras upp till mycket höga energier (VHE) i strålarna från HSP, vilket gör sådana källor mycket intressanta för astronomer som studerar extrema blazarer.

Vid en rödförskjutning på cirka 0,031, Mrk 421 är en HSP-blazar med en lågenergisynkrotronkomponent som toppar över 100, 000 THz. Den visar ljusa och ihållande GeV- och TeV-emissioner med frekventa flare aktiviteter. Tidigare observationer har visat att gammastrålning från Mrk 421 varierar snabbt och dess ursprung diskuteras fortfarande.

För att belysa ursprunget till detta utsläpp, ett team av astronomer under ledning av Axel Arbet-Engels från det schweiziska federala tekniska institutet i Zürich, Schweiz, beslutat att analysera observationsdata som erhållits mellan december 2012 och april 2018, med nio olika instrument som sträcker sig från radio till gammaband.

"Vi använde 5,5 år av opartisk observerande kampanjdata, erhållen med FACT-teleskopet och Fermi LAT-detektorn vid TeV- och GeV-energier, den längsta och tätaste hittills, tillsammans med samtidiga multivåglängdsobservationer, att karakterisera variabiliteten av Mrk 421 och att begränsa de underliggande fysiska mekanismerna, " skrev forskarna i tidningen.

Studien fann att de starkaste variationerna av Mrk 421 förekommer i hårda röntgenstrålar och i TeV-energibandet. Det visade sig att röntgenstrålar och flare i TeV-energibandet är mycket väl korrelerade. TeV- och röntgenflöden som mättes samtidigt visade sig också vara korrelerade.

Enligt tidningen, den genomsnittliga fördröjningen mellan TeV- och röntgenvariationerna ligger på en nivå på mindre än 0,6 dagar. Variationerna i GeV-energibandet verkar vara starkt och brett korrelerade med optisk och radiovariabilitet. Det visade sig att radiovariationerna släpar efter dessa i GeV-bandet med 30 till 100 dagar.

Sammanfattning av resultaten, astronomerna drog slutsatsen att röntgen- och TeV-emissioner drivs av samma population av högenergipartiklar. De tillade att sådan variation kan orsakas av variationer av elektronens maximala energi, eller genom, till exempel, magnetfältet som påverkar elektroner och protoner.

© 2021 Science X Network