Een internationaal team van astronomen heeft een gedetailleerde kinematische studie uitgevoerd van een radiostelsel dat bekend staat als 3C 84. Het onderzoek werpt meer licht op de eigenschappen van deze bron en het verband met gammastraling. De studie werd gedetailleerd beschreven in een paper die op 7 april werd gepubliceerd in de pre-print repository van arXiv.

Radiosterrenstelsels zenden enorme hoeveelheden radiogolven uit vanuit hun centrale kernen. Zwarte gaten in de centra van deze sterrenstelsels verzamelen gas en stof, het genereren van hoogenergetische jets die zichtbaar zijn in radiogolflengten, die elektrisch geladen deeltjes versnellen tot hoge snelheden.

Astronomen zijn vooral geïnteresseerd in het bestuderen van niet-uitgelijnde radiosterrenstelsels met gammastraling, omdat ze een unieke kans kunnen bieden om de locaties van hoge-energie-emitterende deeltjes en de versnellingsprocessen van deeltjes te onderzoeken. Deze bronnen worden buiten de as waargenomen, waarmee onderzoekers de fijne schaalstructuur van de jet transversaal kunnen oplossen en de verbinding ervan kunnen onderzoeken
met gammastraling.

Gelegen in de Perseus-cluster met een roodverschuiving van 0,018, 3C 84 is de radio-tegenhanger van het Seyfert Type 1.5-stelsel NGC 1275 (andere aanduiding Perseus A). Aangezien 3C 84 een van de helderste radiosterrenstelsels is, de jetmorfologie is in het verleden uitgebreid bestudeerd. De waarnemingen tonen aan dat de meest recente straalactiviteit van dit radiostelsel hoogstwaarschijnlijk begon in 2005, met een algemene toename van de fluxdichtheid in de bron en het creëren van een gebied dat bekend staat als C3, die werd uitgeworpen uit het veronderstelde straallanceringsgebied C1. Bovendien, de bron heeft ook een grote, zwak gebied van quasi-stationaire emissie, genaamd C2, ongeveer 40 graden verschoven ten opzichte van de huidige jet-emissie.

Echter, hoewel er veel onderzoeken zijn uitgevoerd naar 3C 84 en dat het werd gedetecteerd bij gammastraling tot TeV-energieën, de fysieke processen die verantwoordelijk zijn voor de hoge energie-emissie van deze bron blijven slecht begrepen. Dus een groep astronomen onder leiding van Jeffrey A. Hodgson van Sejong University in Seoul, Zuid-Korea, voerde tussen 2010 en 2017 een grondige analyse uit van de jetkinematica in 3C 84.

"In deze krant, we presenteren de resultaten van de op wavelet gebaseerde beeldsegmentatie- en evaluatiemethode (WISE) voor de jetkinematische analyse van 3C 84 met behulp van 7 mm VLBA-gegevens [Very Long Baseline Array] van 2010 tot 2017, en heb het vergeleken met CLEAN-kaarten, ', leggen de onderzoekers uit.

De studie toont aan dat de radiostructuur van 3C 84 wordt gedomineerd door langzaam bewegende kenmerken in zowel de oostelijke als de westelijke rijstroken van de jet. De jet zelf lijkt te zijn versneld tot zijn maximale mild relativistische snelheden binnen een straal van 125, 000 keer de zwaartekrachtsstralen van het lanceerpunt van de jet, en blijft nog vele jaren op een ongeveer constante snelheid.

Het onderzoek vond een maximale snelheid in de straal van ongeveer 90% van de lichtsnelheid, wat leidt tot een minimale Lorentzfactor van ongeveer 1,35. De gegevens geven aan dat gammaflitsen worden waargenomen wanneer sneller bewegende gebieden interageren met langzamer bewegende gebieden van 3C 84.

Verder, de waarnemingen hebben twee hotspots in C3 gedetecteerd die helder worden en vervolgens naar het westen verdwijnen. De tweede hotspot begon eind 2015 op te fleuren en lijkt verband te houden met een bijzonder grote gammaflits.

Globaal genomen, de resultaten stelden de astronomen in staat enkele conclusies te trekken met betrekking tot de gammastraling van de bestudeerde bron.

"Onze studie geeft aan dat gammastraling wordt geproduceerd in zowel de oostelijke als de westelijke rijstroken van de jet. We bespraken de mogelijkheid dat gammastraling wordt geproduceerd via mini-jets en turbulentie die door magnetische herverbinding worden veroorzaakt. Bovendien, we het bewijs vinden dat er een overmaat aan magnetische energie of gradiënten in druk en het omringende medium zou kunnen zijn, ’ schreven de auteurs van het artikel.

© 2021 Science X Network