Джет из сердца далекой галактики, направленный на нас, может быть самым мощным ускорителем частиц во Вселенной.

Об открытии сообщает издание Последние события со ссылкой на пресс-релиз Общества им. Макса Планка.

Блазары — одни из самых ярких маяков в космосе. Они запитываются от сверхмассивных черных дыр, которые выталкивают плазму наружу почти со скоростью света. Один из них, под официальным названием PKS 1424+240, выделяется даже среди этого редкого вида. Нейтринная обсерватория IceCube обозначила его как самый яркий известный блазар, излучающий нейтрино — «призрачные частицы», которые пролетают сквозь материю практически незаметно — и он также светится очень высокоэнергетическими гамма-лучами.

Эта комбинация озадачила ученых. Согласно общепринятому мнению, только самые быстрые джеты могли производить такие интенсивные излучения. Однако радиоджет PKS 1424+240 выглядел медленным.

Разгадать загадку удалось благодаря Антенному массиву очень большой базы (VLBA), сети из десяти радиоантенн, расположенных по всей Северной Америке и за ее пределами. Объединив их сигналы с помощью интерферометрии с очень длинной базовой линией, астрономы создали виртуальный телескоп размером с Землю. В течение 15 лет они собрали огромное количество данных о PKS 1424+240 и наконец воссоздали изображение, достаточно четкое, чтобы увидеть основу его джета.

«Когда мы воссоздали изображение, оно выглядело совершенно потрясающе», — сказал Юрий Ковалев, главный автор исследования из Института радиоастрономии имени Макса Планка. «Мы никогда не видели ничего подобного — почти идеального тороидального магнитного поля с струей, направленной прямо на нас».

Поскольку джет направлен почти прямо на Землю, его яркость усиливается «в 30 раз или больше», — сказал соавтор Джек Ливингстон. В то же время перспектива играет с наблюдателями злую шутку: джет кажется медленным только из-за эффекта проекции, «классической оптической иллюзии».

Эта прямая линия зрения позволила исследователям составить карту магнитного поля джета с помощью поляризованных радиоволн. Они обнаружили, что оно расположено в виде кольца или, возможно, спирали, окружающей источник джета. Астрофизики считают, что такие магнитные поля могут действовать как пружина, накручиваться и выбрасывать заряженные частицы с чрезвычайной энергией.

Этот механизм достаточно мощный, чтобы ускорять не только электроны, которые производят радиоволны и гамма-лучи, но и протоны — вероятный источник высокоэнергетических нейтрино, обнаруженных IceCube. «Решение этой загадки подтверждает, что активные ядра галактик с сверхмассивными черными дырами являются не только мощными ускорителями электронов, но и протонов», — сказал Ковалев.

Это открытие является триумфом программы MOJAVE, десятилетней кампании VLBA по отслеживанию джетов в активных галактиках. «Когда мы начали MOJAVE, идея однажды напрямую связать удаленные струи черных дыр с космическими нейтрино казалась научной фантастикой», — сказал Антон Зенсус, соучредитель программы. «Сегодня наши наблюдения делают это реальностью».

Объединяя обнаружение нейтрино, наблюдения гамма-излучения и радиоизображения с высоким разрешением, эта работа укрепляет связь между магнитными полями и самыми мощными ускорителями частиц во Вселенной.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.