Wetenschappers hebben de eigenschappen bepaald van geïoniseerde jets van materie die worden uitgestoten door superzware zwarte gaten in actieve galactische kernen. Ze analyseerden onverwachte discrepanties tussen de gegevens van uiterst nauwkeurige waarnemingen uitgevoerd door een internationaal netwerk van radiotelescopen en die van Gaia, een ruimteobservatorium van de European Space Agency uitgerust met optische telescopen.

Joeri Kovalev, die aan het hoofd staat van MIPT's Laboratory of Relativistic Astrophysics en een laboratorium aan het Lebedev Physical Institute (LPI) van de Russische Academie van Wetenschappen, zegt, "Door de gegevens van radio-interferometers en optische telescopen te vergelijken, we kunnen informatie verkrijgen over hete jets en de accretieschijven rond zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels in het zichtbare deel van het spectrum. We hebben nu beter inzicht gekregen in wat hun structuur is en welke processen zich daarin afspelen."

Yuri Kovalev en Leonid Petrov van MIPT en LPI werkten samen aan een onderzoekspaper gepubliceerd in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society het analyseren van de coördinaten van actieve kernen van afgelegen sterrenstelsels die onafhankelijk zijn verkregen door middel van zeer lange basislijninterferometrie (VLBI) en Gaia.

In 2013, Gaia werd gelanceerd met als doel de precieze coördinaten en snelheden van 1 miljard sterren in onze melkweg te catalogiseren. Hipparcos, zijn voorganger, verzamelde gegevens over de posities van zo'n 1 miljoen sterren met een maximale nauwkeurigheid van 1 milliseconde boog. In de nabije toekomst, de nauwkeurigheid van Gaia zal 24 microseconden boog bereiken. Naast sterren in ons eigen melkwegstelsel, deze telescoop kan objecten buiten de Melkweg observeren.

Tegen deze tijd, Gaia heeft meer dan 1 miljard objecten gecatalogiseerd. Meer dan 10, 000 hiervan zijn extreem heldere actieve galactische kernen die quasars worden genoemd. Deze hebben accretieschijven van materie die op een superzwaar zwart gat vallen dat, beurtelings, werpt uitgestrekte bundels materie uit die jets worden genoemd. Als materie op het zwarte gat valt, het wordt verwarmd tot temperaturen die zo extreem zijn dat het straling uitzendt over bijna het hele elektromagnetische spectrum.

Om dergelijke objecten te bestuderen, onderzoekers gebruiken VLBI. Het omvat het gebruik van meerdere radiotelescopen die ver van elkaar zijn geplaatst maar als een geïntegreerd systeem werken. Deze techniek overtreft de hoekresolutie die door optische telescopen wordt bereikt enkele honderden keren. Dit is wat radiosignalen zo nuttig maakte voor het oplossen van de structuur van jets die door quasars worden uitgestoten.

"Maar er zijn dingen die je niet kunt zien in het radiospectrum, "zegt Leonid Petrov. "Dus, bijvoorbeeld, een accretieschijf rond een superzwaar zwart gat zendt voornamelijk zichtbaar en ultraviolet licht uit. Daarom hebben we besloten om de gegevens uit twee bronnen te combineren."

In tegenstelling tot de Hubble-ruimtetelescoop of soortgelijke instrumenten, Gaia niet, op zichzelf, een beeld produceren. In plaats daarvan, het registreert de coördinaten van het centrum van de helderheid van een hemellichaam. Samen met MIPT-student Alexander Plavin, Kovalev en Petrov vergeleken de gegevens over de coördinaten van quasars verkregen door Gaia en VLBI. Ze ontdekten dat voor ongeveer 6 procent van de objecten, de standpunten kwamen niet goed overeen. Over het algemeen, de positie van een door Gaia geleverd object werd verschoven in de richting van jets.

"We kunnen nu de gegevens over variabele stralingsoutput en positie van quasars die worden geleverd door radio-interferometrie en Gaia gebruiken om de structuur van honderden zeer afgelegen quasars na te bootsen en te bestuderen op de schaal van parsecs, duizendsten van een boogseconde. Deze precisie is superieur aan wat mogelijk is met gewone optische telescopen en zelfs met Hubble, ", zegt Kovalev. Hij voegt eraan toe dat data-analyse het bestaan ​​onthulde van heldere jets die in zichtbaar licht uitzenden in veel quasars op hoekschalen die zo fijn zijn dat zelfs de Hubble-ruimtetelescoop ze niet kan detecteren. Om zo'n structuur direct te kunnen zien, een ruimtetelescoop met een spiegel ter grootte van een stadion zou nodig zijn. De wetenschappers stelden een methode voor om deze structuur indirect te onthullen door middel van het combineren van de gegevens van bestaande telescopen.

Het onderzoek naar variaties in bronposities en helderheid zal onderzoekers helpen te bepalen wat de oorzaak is van heldere uitbarstingen in actieve galactische kernen. Dit zal het begrip van de fysica van accretieschijven en superzware zwarte gaten verbeteren.

Deze ontdekking heeft zelfs een praktisch aspect:op VLBI gebaseerde quasar-waarnemingen worden gebruikt in navigatie om een ​​hemels referentiekader vast te stellen. Dit is nodig voor het volgen van de beweging van continenten en het bedienen van positioneringssystemen, inclusief GPS en GLONASS. De vergelijking van de gegevens van VLBI en de Gaia-ruimtetelescoop wijst op de aanwezigheid van een bepaalde bronpositie "jitter" in het optische bereik. Als gevolg hiervan, voorzichtigheid is geboden bij het gebruik van de coördinaten van actieve galactische kernen verkregen door optische waarnemingen voor navigatie.