Данные рентгеновских обсерваторий не подтвердили доминирование одной модели
Международная группа астрономов проанализировала мощную вспышку блазара 1ES 1959+650, зафиксированную в декабре 2024 года космическими обсерваториями SVOM и Swift. Наблюдения позволили детально проследить, как меняются свойства релятивистского джета при резком росте яркости, и уточнить механизмы ускорения частиц вблизи сверхмассивной чёрной дыры.
Блазары относятся к числу самых активных ядер галактик. В их центре находится сверхмассивная чёрная дыра, выбрасывающая узконаправленные струи плазмы — джеты, движущиеся почти со скоростью света. Если такой джет направлен в сторону Земли, то его излучение усиливается из-за релятивистского эффекта Доплера, и объект становится исключительно ярким во всех диапазонах — от радио до гамма-лучей. Блазар 1ES 1959+650, расположенный на расстоянии около 700 миллионов световых лет, давно известен своей высокой переменностью.
6 декабря 2024 года китайско-французская миссия SVOM зафиксировала от этого объекта резкую рентгеновскую вспышку с помощью телескопа ECLAIRs. Поток в диапазоне 4–20 кэВ достиг примерно 2 мКраб, а по данным рентгеновского телескопа MXT — около 5,5 мКраб в диапазоне 0,5–10 кэВ, что значительно превышало обычный уровень. Одновременно рост яркости был зарегистрирован и в оптическом диапазоне. Это стало первым случаем обнаружения вспышки блазара в миссии SVOM.
После автоматического срабатывания триггерной системы были запущены срочные наблюдения в рамках программы Target of Opportunity. С 6 по 26 декабря источник непрерывно отслеживался инструментами SVOM, а с 12 декабря к кампании подключилась обсерватория Swift, продолжившая мониторинг до марта 2025 года. Такая координация позволила получить подробную временную картину эволюции вспышки на протяжении почти трёх месяцев.
Для анализа спектров учёные использовали модель логарифмической параболы, хорошо описывающую синхротронное излучение релятивистских электронов в магнитном поле джета. По параметрам этой модели были вычислены энергия пика излучения и поток в максимуме спектра — ключевые показатели физического состояния плазмы.
По результатам наблюдений весь период был разделён на два этапа. В декабре 2024 года блазар находился в фазе высокой активности: средний поток был максимальным, спектр — более жёстким, а его кривизна — небольшой. В январе – марте 2025 года яркость снизилась, спектр стал мягче, а искривление усилилось. При этом была выявлена характерная для блазаров зависимость: по мере роста яркости спектр становился жёстче, а максимум синхротронного излучения смещался к более высоким энергиям.
Отдельной задачей стало выяснение механизма ускорения частиц в джете. Рассматривались два основных варианта: ускорение на ударных волнах и стохастическое ускорение в турбулентной плазме. Однако ни корреляционный анализ, ни сопоставление с теоретическими моделями не выявили однозначного преобладания какого-либо из этих процессов. Не были обнаружены и характерные признаки, которые могли бы указывать на доминирующий режим ускорения или охлаждения электронов.
Авторы пришли к выводу, что вспышка, вероятнее всего, формировалась в рамках смешанного сценария. В нём частицы сначала ускоряются на фронтах ударных волн, а затем дополнительно разгоняются в турбулентной среде джета. Похожая картина уже наблюдалась у этого же объекта в 2015 – 2016 годах, что указывает на устойчивый характер физических процессов в системе.
Исследование также продемонстрировало высокую эффективность миссии SVOM в обнаружении и сопровождении внегалактических транзиентов. Благодаря низкому энергетическому порогу телескопа ECLAIRs учёные получили данные вплоть до 150 кэВ, что позволило точнее ограничить параметры излучения. Совместная работа SVOM и Swift показала, что координированные наблюдения остаются ключевым инструментом для изучения экстремальных процессов в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр.
мКраб (milli-Crab) — стандартная единица измерения потока в рентгеновской астрономии. Она составляет одну тысячную часть потока Крабовидной туманности (Crab Nebula). Крабовидная туманность используется как «стандартная свеча», поскольку является очень ярким и стабильным источником рентгеновского излучения