Маркарян 501
| Маркарян 501 | |
|---|---|
 Слоановским цифровым обзором неба Изображение Mrk 501, выполненное | |
| Данные наблюдений ( J2000 эпоха ) | |
| Созвездие | Геркулес |
| Прямое восхождение | 16 час 53 м 52.21 с [1] |
| Склонение | 39° 45′ 37.6″ [1] |
| Красное смещение | 9915±25 км/ с или 0,033640 Z |
| Расстояние | 456 Mly (140 Мпк ; 4,32x10 24 м) |
| Группа или кластер | zw1707.6+4045 |
| Характеристики | |
| Тип | S0 [2] |
| Размер | ~ 210 000 световых лет (64 кпк ) (оценка) [3] [2] [а] |
| Видимый размер (В) | 94,86 × 71,1 дюйма [2] |
| Примечательные особенности | самый яркий объект в гамма-лучах очень высоких энергий |
| Другие обозначения | |
| 4C39.49, PGC 59214, UGC 10599 | |
Маркарян 501 (или Мрк 501 ) — галактика со спектром, простирающимся до гамма-лучей самых высоких энергий. [4] Это блазар или объект BL Lac , который представляет собой активное галактическое ядро со струей, стремящейся к Земле. Объект имеет красное смещение z = 0,034. [5]
Мрк 501 — чрезвычайно переменный источник гамма-лучей, подверженный сильным вспышкам. [5] Во время вспышки в 1997 году это был самый яркий объект на небе в гамма-лучей очень высоких энергий области спектра , при энергиях выше 10 11 эВ (100 ГэВ). [6]
Галактика, в которой находится блазар, была изучена и каталогизирована Бенджамином Маркарианом в 1974 году. [7] Впервые он был признан источником гамма-излучения очень высокой энергии в 1996 году Джоном Куинном в обсерватории Уиппла . [5] [8]
Галактика
[ редактировать ]Эллиптическая галактика расположена в созвездии Геркулеса по прямому восхождению 16ч 53,9м и склонению +39°45'. Его видимый размер составляет 1,2 на 1 угловую минуту. [9]
Гамма-лучи
[ редактировать ]Гамма -лучи от Mrk 501 чрезвычайно изменчивы и подвержены сильным вспышкам. [5] Спектр гамма-лучей Mrk 501 показывает два горба. Один из них имеет энергию ниже 1 кэВ и может считаться рентгеновским , а другой — выше 1 ТэВ. Во время вспышек и всплесков пики увеличиваются по мощности и частоте. [5] Вспышки продолжительностью 20 минут и временем нарастания 1 минута были измерены компанией MAGIC . В этих вспышках гамма-лучи более высокой энергии (1,2 ТэВ) задерживались на 4 минуты по сравнению с гамма-лучами с энергией 0,25 ТэВ. [10] Эта задержка привела к появлению различных теорий, в том числе о том, что пространство больше при малых размерах и имеет пенистую квантовую текстуру . [11] Пена создаст изменение скорости света для световых гамма-лучей более высокой энергии, а также для радиоволн с более низкой энергией и видимого света. Такое изменение противоречило бы лоренц-инвариантности , но могло бы дать ключ к теории объединения . Наблюдения доктора Флойда Стекера из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА за Mrk 501 и Mrk 421 показали, что нарушения лоренц-инвариантности нет. [12] Галактика также имеет переменную видимую световую величину от 14,5 до 13,6 звездной величины. [13]
Во время наблюдений наблюдались вспышки со средней частотой одна в семь минут. Космические лучи (то есть фермионные или массивные космические лучи, в отличие от фотонов) были исключены из-за формы и размера вспышек, которые для гамма-лучей малы и имеют эллиптическую форму. Поток фотонов с энергией более 300 ГэВ в этот момент времени в 1995 г. составлял 8,1±1,5×10 −12 см −2 с −1 [8]
Черная дыра
[ редактировать ]Блазары, вероятно, возникли в результате падения материи в черную дыру и, возможно, в двойную черную дыру . Дисперсия скоростей (которая представляет собой максимальную разницу скоростей по направлению к Земле или от Земли), наблюдаемая в галактике, составляет 372 км/с, что предсказывает массу черной дыры (0,9–3,4) × 10. 9 М ⊙ . Однако дисперсия скорости также была измерена как 291 и 270 км/с, поэтому центральная масса может быть меньше. [14] 23-дневная переменность позволила предположить, что объект может вращаться вокруг центральной черной дыры с 23-дневным периодом. [14]
Джет
[ редактировать ]С помощью интерферометрии с очень длинной базой можно увидеть мелкие детали радиоволн с разрешением до миллисекунды (мсек). центральная очень яркая точка, называемая ядром Наблюдается . Из ядра чрезвычайно высокоскоростной поток плазмы выходит в форме узкого конуса в виде односторонней струи .
Через 30 миллисекунд дуги струя длиной 300 пк поворачивается на 90° и расходится веером. Внутренняя струя перед изломом имеет яркие края или осветленную по краям структуру шириной менее 10 мс. Вероятно, это связано с быстро движущейся центральной частью струи в сочетании с более медленными краями. [15]
Обычно струи газа вылетают в противоположных направлениях. Наблюдаемая струя — это та, которая обращена к Земле и излучает плазму в сторону Земли. Существует также струя, направляющаяся от Земли, называемая встречной струей . Ближе к ядру эта встречная струя настолько тусклее, чем основная, что невидима в радиоволнах.
Яркость встречной струи меньше основной струи в 1250 раз. Это означает, что струю релятивистская с Γ около 15 (т.е. плазма движется со скоростью 99,8% скорости света) и под углом между 15° и 25° от прямой видимости с Земли. На частоте 408 МГц уровень мощности составляет 1,81 Ян , хотя это переменная величина. [16]
За пределами 10 кпк от ядра становится видимой встречная струя, показывая, что струи стали нерелятивистскими; то есть плазма больше не движется со скоростью, близкой к скорости света. [16] Симметричное радиоизлучение простирается до 70 дюймов, что соответствует 120–200 кпк. [16]
исследование Блазара
[ редактировать ]В марте 2022 года ученые под руководством Иоанниса Лиодакиса изучали Маркарян 501 в среднем состоянии, выясняя, как блазары излучают такой яркий свет, с помощью Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). Исследователи «смогли показать, что частицы в этих струях под действием ударных фронтов, разрешая давний «вопрос без ответа» о динамике этих блестящих объектов». [17] [18]
Об этих источниках мы знали еще с 60-х годов. Они являются одними из самых ярких объектов в рентгеновских лучах, и в течение многих лет мы не знали, как создаются рентгеновские лучи. У нас было несколько теорий, но радио- и оптические данные, которые мы смогли получить, мало что нам могут сказать.
— Иоаннис Лиодакис, постдокторант, Финский центр астрономии ESO
Записи каталога
[ редактировать ]Ранние обозначения были 4C 39,49 и B2 1652+39. [19] это В Общем каталоге галактик Уппсалы указано как UGC 10599 . [20]
Другие обозначения: B1652+39 или 1H1652+398 или ТэВ J1653+397 . [21]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Рассчитано на основе видимого размера и расстояния:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Оксенбейн, Ф.; Бауэр, П.; Маркаут, Дж. (10 апреля 2000 г.). "База данных астрономических каталогов VizieR " Серия дополнений по астрономии и астрофизике . 143 : 23–32. arXiv : astro-ph/0002122 . Бибкод : 2000A&AS..143...23O . дои : 10.1051/год:2000169 . S2CID 17377096 .
- ^ Перейти обратно: а б с «Результаты по МРК 501» . MARKARIAN2 – Оптическая база данных галактик Маркаряна . Архивировано из оригинала 23 июня 2010 г. Проверено 6 декабря 2011 г. Страница запроса к базе данных находится по адресу [1] . Введите Mrk 501 в качестве имени и нажмите «Начать поиск» внизу страницы.
- ^ «Отображение параметров для одной строки в оптической базе данных галактик Маркарана» .
- ^ Агаронян, Ф.А. (1999). «Усредненный по времени энергетический спектр Mkn 501 в ТэВ необыкновенной вспышки 1997 года, измеренный с помощью стереоскопической системы черенковского телескопа HEGRA» (PDF) . Астрономия и астрофизика . 349 : 11–28. arXiv : astro-ph/9903386 . Бибкод : 1999A&A...349...11A .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Ачиари, Вирджиния; и др. (Сотрудничество VERITAS и Сотрудничество MAGIC) (2011). «Спектральное распределение энергии Маркаряна 501: состояние покоя против экстремальной вспышки». Астрофизический журнал . 729 (2): 2. arXiv : 1012.2200 . Бибкод : 2011ApJ...729....2A . дои : 10.1088/0004-637X/729/1/2 . S2CID 15451643 .
- ^ Протеро, Рэй Дж.; К.Л. Бхат; П. Флёри; Э. Лоренц; М. Тешима; TC Weeks (12 октября 1997 г.). «Гамма-лучи очень высокой энергии от Маркаряна 501». arXiv : astro-ph/9710118 .
- ^ Маркарян, Б.Е.; В.А. Липовецкий (1974). «Галактики с ультрафиолетовым континуумом V». Астрофизика . 8 (2): 89–99. Бибкод : 1972Ап......8...89М . дои : 10.1007/BF01002156 . ISSN 0571-7256 . S2CID 122248004 .
- ^ Перейти обратно: а б Куинн Дж., Акерлоф К.В., Биллер С., Бакли Дж., Картер-Льюис Д.А., Коули М.Ф., Катанезе М., Коннотон В. и др. (10 января 1996 г.). «Обнаружение гамма-лучей с E > 300 ГэВ от Маркаряна 501» . Письма астрофизического журнала . 465 (2): Л83–Л86. Бибкод : 1996ApJ...456L..83Q . дои : 10.1086/309878 .
- ^ «Объект: Галактика UGC 10599 = Маркарян 501» .
- ^ Альберт, Дж; и др. (Сотрудничество MAGIC) (5 декабря 2007 г.). «Переменное гамма-излучение VHE от Маркаряна 501» (PDF) . Астрофизический журнал . 669 (2): 862–883. arXiv : astro-ph/0702008 . Бибкод : 2007ApJ...669..862A . дои : 10.1086/521382 . S2CID 118954339 .
- ^ Альберт Дж., Эллис Дж., Мавроматос Н.Е., Нанопулос Д.В., Сахаров А.С., Саркисян ЭКГ (2008). «Исследование квантовой гравитации с помощью фотонов вспышки активного ядра галактики Маркарян 501, наблюдаемой телескопом MAGIC». Буквы по физике Б. 668 (4): 253–257. arXiv : 0708.2889 . Бибкод : 2008PhLB..668..253M . дои : 10.1016/j.physletb.2008.08.053 . S2CID 5103618 .
- ^ «Эйнштейн заставляет дополнительные измерения следовать линии» . НАСА . Проверено 19 декабря 2011 г.
- ^ Барбьери, Дж; Дж. Романо (1977). «Оптическая переменность галактики Маркарян 501». Акта Астрономика . 27 (2): 195–197. Бибкод : 1977AcA....27..195B .
- ^ Перейти обратно: а б Ригер, FM; Мангейм, К. (2003). «О массе центральной черной дыры в Mkn 501». Астрономия и астрофизика . 397 : 121–125. arXiv : astro-ph/0210326v1 . Бибкод : 2003A&A...397..121R . дои : 10.1051/0004-6361:20021482 . S2CID 14579804 .
- ^ Бонди, М.; Л. Феретти; М. Джиролетти; К.-Х. Мак; Ф. Мантовани; К. Стангеллини; Т. Вентури; Д. Даллакаса; и др. «Исследование интерферометрии со сверхдлинной базой» . Институт радиоастрономии. Архивировано из оригинала 3 февраля 2010 года . Проверено 6 декабря 2011 г. с более подробной информацией на Джиролетти, М.; Джованнини, Дж.; Феретти, Л.; Коттон, штат Вашингтон; Эдвардс, П.Г.; Лара, Л.; Маршер, AP; Мэттокс, младший; Пинер, Б.Г.; Вентури, Т. (2004). «Свойства Маркаряна 501 в масштабе парсека». Астрофизический журнал . 600 (1): 127–140. arXiv : astro-ph/0309285 . Бибкод : 2004ApJ...600..127G . дои : 10.1086/379663 . S2CID 18078543 .
- ^ Перейти обратно: а б с Джиролетти, М.; Дж. Джованнини; Л. Феретти; В. Д. Коттон; П.Г. Эдвардс; Л. Лара; А. П. Маршер; Дж. Р. Мэттокс; и др. (11 сентября 2003 г.). «Свойства Маркаряна 501 в масштабе парсека» (PDF) . Проверено 6 декабря 2011 г.
- ^ «Ученые разгадали главную загадку мощных энергетических лучей, направленных на Землю» . www.vice.com . 23 ноября 2022 г. Проверено 23 ноября 2022 г.
- ^ Лиодакис, Иоаннис; Маршер, Алан П.; Агудо, Иван; Бердюгин Андрей Владимирович; Бернардос, Мария И.; Бонноли, Джакомо; Борман, Джордж А.; Касадио, Каролина; Казанова, Виктор; Каваццути, Элизабетта; Родригес Каверо, Николь; Ди Джезу, Лаура; Ди Лалла, Никколо; Доннарумма, Непорочная; Элерт, Стивен Р. (23 ноября 2022 г.). «Поляризованные рентгеновские лучи блазара подразумевают ускорение частиц при ударах» . Природы . 611 (7937): 677–681. arXiv : 2209.06227 . Бибкод : 2022Natur.611..677L . дои : 10.1038/s41586-022-05338-0 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 9684068 . ПМИД 36418451 .
- ^ Ульрих, Мари Элен; Шейкшафт, Джон Р. (1974). «Оптические наблюдения ядер галактик» . Формирование и динамика галактик . Дордрехт, Голландия: Kluwer Academic Publishers . п. 292. ИСБН 978-90-277-0461-0 .
- ^ «ЮГК 10599» . VII/26D/catalog Общий каталог галактик Уппсалы (UGC) (Нильсон, 1973) . Проверено 9 декабря 2011 года .
- ^ «Маркарян 501» . ТеВКат . Проверено 10 декабря 2011 г.
