science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Quasar-jets verwarren orbitale telescoop

Een wereldwijd netwerk van radiotelescopen. Systemen met meerdere van dit soort telescopen zijn van vitaal belang gebleken voor het aanvullen van Gaia, het orbitale observatorium van de European Space Agency. Krediet:HartRAO

Astrofysici van het Moskouse Instituut voor Natuurkunde en Technologie, het Lebedev Physical Institute van de Russische Academie van Wetenschappen (LPI RAS), en NASA hebben een fout gevonden in de coördinaten van actieve galactische kernen gemeten door de Gaia-ruimtetelescoop, en hielp het te corrigeren. De bevindingen, gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift , dienen ook als een onafhankelijke bevestiging van het astrofysische model van deze objecten.

"Een van de belangrijkste resultaten van ons werk is een nieuwe en vrij onverwachte manier om indirect de optische emissie van de centrale gebieden van actieve galactische kernen te bestuderen. Er is veel dat directe optische waarnemingen ons niet kunnen laten zien. Maar radiotelescopen bleken nuttig als aanvulling op De foto, " merkte Alexander Plavin op, een onderzoeker bij het relativistische astrofysicalab van MIPT en een doctoraatsstudent bij LPI RAS.

Hoewel de nauwkeurigheid van de coördinaten die worden verkregen door optische telescopen op aarde vrij beperkt is, orbitale observatoria zoals Gaia bieden een manier om dit te omzeilen. Gelanceerd in 2013, het ontvangt signalen van relatief afgelegen kosmische bronnen en haalt hun coördinaten op met een superieure precisie.

Voor Gaia, de meest nauwkeurige coördinaten werden gemeten door radiotelescooparrays (figuur 1). Dit zijn telescopen die een laagfrequent signaal kunnen opvangen, dat wil zeggen:radiogolven - met een behoorlijke resolutie. Op die manier kunnen vrij gedetailleerde beelden worden geproduceerd, maar de posities van de objecten in de ruimte worden met iets minder precisie bepaald dan die van Gaia.

Maagd A, een gigantisch elliptisch sterrenstelsel in het sterrenbeeld Maagd, zoals gezien door een optische telescoop. Krediet:NASA

Het MIPT-LPI-team ontdekte dat ondanks al zijn precisie, Gaia is niet onfeilbaar. Een vergelijking tussen de gegevens van Gaia en radiotelescopen (bijvoorbeeld figuren 2 en 3) onthulden een systematische fout in de metingen van de orbitale observatorium van een hele klasse van hemellichamen, actieve galactische kernen genoemd. Als resultaat, de meest nauwkeurige ruimtekaarten zijn die welke afhankelijk zijn van orbitale waarnemingen ondersteund door op aarde gebaseerde telescopen die radiogegevens leveren om coördinaatcorrectie mogelijk te maken.

Een actieve galactische kern is een compact en zeer helder gebied in het centrum van een melkwegstelsel. De emissiespectra van AGN's verschillen van die van de sterren, wat de vraag oproept over de aard van het object in het centrum. De huidige consensus is dat AGN's zwarte gaten herbergen die de materie van hun gastheerstelsels absorberen. Naast de galactische schijf, zijn heldere kern, en de stofwolk eromheen, dergelijke systemen kunnen krachtige uitstroom van materie bevatten die bekend staat als jets. Afhankelijk van de aard van de straal, een AGN kan worden geclassificeerd als een quasar, een blazer, of anders.

Joeri Kovalev, die aan het hoofd staat van de astrofysica-labs bij MIPT en LPI RAS, zei, "We veronderstelden dat de jet verantwoordelijk zou kunnen zijn voor de systematische fout in de coördinaten van de actieve galactische kernen gemeten door Gaia. Dit bleek inderdaad het geval te zijn. Het bleek dat als een object een voldoende lange jet heeft, Gaia neemt waar dat de bron veel verder in de richting van de straal is dan de radiotelescopen."

Het effect kan niet als willekeurig worden afgeschreven, omdat de offset in de richting van de straal was, en een statistisch significante fout werd alleen waargenomen voor de AGN's met de langste staarten. Namelijk, degenen wiens jets orden van grootte groter waren dan de grootte van de sterrenstelsels zelf. De grootte van de offset was vergelijkbaar met de lengte van de jets.

Maagd Een melkwegstelsel en de jet die uit zijn actieve galactische kern komt, zoals gezien door een radio-interferometer. Krediet:Yuri Kovalev

Sinds vorig jaar, Gaia heeft ook informatie verstrekt over de zichtbare "kleuren" van de sterrenstelsels. Dit heeft de onderzoekers in staat gesteld om de individuele coördinaten en bijdragen aan het emissiespectrum van de verschillende delen van de melkweg te bepalen:de bron, schijf, jet en sterren. De coördinatenverschuivingen bleken voornamelijk te wijten te zijn aan de lange jets en de kleine accretieschijven. Dat gezegd hebbende, het meten van stellaire emissie heeft bijna geen effect op de precisie waarmee de positie van een sterrenstelsel wordt bepaald.

Deze bevindingen brachten de auteurs tot de conclusie dat astrofysische effecten die verband houden met lange jets het Gaia-orbitale observatorium in de war kunnen brengen. Dit betekent dat het niet kan worden beschouwd als een volledig geloofwaardige onafhankelijke bron van gegevens over quasar-coördinaten. Om betere gegevens te verkrijgen, de ruimtetelescoop moet worden ondersteund met radiowaarnemingen vanaf de grond (figuur 3).

"In de toekomst, door observatieresultaten te combineren, we kunnen de structuur van het centrale schijfstraalsysteem in een quasar tot in het kleinste detail zien - met een resolutie van subparsec [waarbij een parsec een astronomische afstandseenheid is die gelijk is aan ongeveer 3 ¼ lichtjaar]. Directe optische telescoopwaarnemingen leveren dergelijke beelden niet op, toch kunnen we ze krijgen!" voegde Plavin eraan toe.

De bevindingen zijn onafhankelijk bewijs ter ondersteuning van het uniforme AGN-model. Het verklaart het gedrag van de verschillende soorten AGN's in termen van hun oriëntatie in de ruimte ten opzichte van de waarnemer, in plaats van in termen van hun innerlijke werking.

In staat zijn om de posities van hemellichamen buiten onze melkweg nauwkeurig te meten is belangrijk vanuit praktisch oogpunt:het zijn hun posities die dienen als de beste referentie voor de meest stipte coördinatensystemen, inclusief de onderliggende GPS en zijn Russische tegenhanger GLONASS.