Quasi-periodische Oszillation in Blazar PKS 0405-385 nachgewiesen

Durch die Analyse der historischen Lichtkurve des Blazars PKS 0405-385 der NASA-Raumsonde Fermi haben chinesische Astronomen eine quasi-periodische Schwingung dieser Quelle entdeckt. Die Entdeckung, die in einem am 5. Mai auf arXiv.org veröffentlichten Artikel vorgestellt wurde, könnte mehr Licht auf die Natur und das Verhalten dieses Blazars werfen.

Blazare sind sehr kompakte Quasare, die mit supermassereichen Schwarzen Löchern (SMBHs) in den Zentren aktiver, riesiger elliptischer Galaxien assoziiert sind. Sie gehören zu einer größeren Gruppe aktiver Galaxien, die aktive galaktische Kerne (AGN) beherbergen, und sind die zahlreichsten extragalaktischen Gammastrahlenquellen. Ihre charakteristischen Merkmale sind relativistische Jets, die fast genau auf die Erde gerichtet sind.

Basierend auf ihren optischen Emissionseigenschaften unterteilen Astronomen Blazare in zwei Klassen: Flachspektrum-Radioquasare (FSRQs), die markante und breite optische Emissionslinien aufweisen, und BL Lacertae-Objekte (BL Lacs), die dies nicht tun.

Wenn Röntgenlicht von astronomischen Objekten um bestimmte Frequenzen flackert, wird dieses Verhalten als quasi-periodische Oszillationen (QPOs) bezeichnet. Obwohl viele Fragen zum Phänomen der QPOs unbeantwortet bleiben, wird angenommen, dass sie entstehen, wenn Röntgenstrahlen nahe dem inneren Rand einer Akkretionsscheibe emittiert werden, in der Gas auf ein kompaktes Objekt wirbelt, beispielsweise einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch .

QPOs wurden auch in der Gammastrahlenemission von Blazaren beobachtet. Bisher wurden Gammastrahlen-QPOs in mehr als 20 Blazaren auf der Grundlage von Analysen der Daten des Large Area Telescope (LAT) von Fermi gemeldet. Da die Ursache von Gammastrahlen-QPOs noch unklar ist, ist es wichtig, neue Blazare zu entdecken, die diese Oszillationen im Gammastrahlenbereich aufweisen, und solche Quellen zu untersuchen.

Basierend auf den LAT-Daten berichtet nun ein Team von Astronomen unter der Leitung von Yunlu Gong von der Yunnan-Universität in China über den Fund eines Quasi-Perioden-Verhaltens in der Gammastrahlen-Lichtkurve von PKS 0405-385 (auch bekannt als 4FGL J0407.0- 3826) – ein FSRQ bei einer Rotverschiebung von 1,285.

„Wir haben uns mit den langfristigen Fermi-LAT-Gammastrahlen-Beobachtungsdaten von Blazar PKS 0405-385 von 2008–2021 (∼13,2 Jahre) befasst und analysiert, und die Ergebnisse weisen auf ein höchstwahrscheinliches quasi-periodisches Verhalten von ∼2,8 Jahren hin erscheint in der gesamten Lichtkurve“, schreiben die Forscher in der Zeitung.

Da sich herausstellte, dass die zeitliche Abdeckung der hochenergetischen Gammastrahlung länger war als die des optischen Bands, nahm das Team die periodische Zeitskala von etwa 2,8 Jahren als Endergebnis an. Es wurde hinzugefügt, dass das erfasste QPO-Verhalten länger sein sollte als die Dauer der Gammastrahlen-Lichtkurve.

Darüber hinaus führten die Astronomen eine QPO-Analyse in der G-Band-Lichtkurve (zwischen Oktober 2014 und Oktober 2021) durch und stellten fest, dass die Ergebnisse mit der periodischen Detektion in Gammastrahlen übereinstimmen. Dies legt den Autoren der Veröffentlichung zufolge nahe, dass die optische Emission von einer Elektronenpopulation abgestrahlt wird, die der gleichen ist wie die Gammastrahlenemission.

Bei dem Versuch, einen möglichen Mechanismus hinter dem beobachteten quasi-periodischen Verhalten in PKS 0405-385 zu finden, nimmt das Team an, dass es sich entweder um eine spiralförmige Bewegung innerhalb des Jets des Blazars oder um das Vorhandensein eines binären SMBH handeln könnte.

„QPO-ähnliche Flussmodulationen könnten mit einem geometrischen Szenario mit der relativistischen Bewegung der verstärkten Emission (oder Blobs) entlang des spiralförmigen Pfads eines Jets zusammenhängen. … wir betrachten auch ein supermassives Doppelsystem aus schwarzen Löchern (SMBHB) zur Erklärung die langfristigen periodischen zeitlichen Signale“, schlossen die Forscher.

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