Unter Verwendung der Fermi-Raumsonde der NASA haben chinesische Astronomen die Variabilität und das spektrale Verhalten von Gammastrahleneruptionen in einem entfernten Blazar namens 3C 279 untersucht Veröffentlichungen der Astronomical Society of the Pacifickönnte Forschern dabei helfen, die flackernde Aktivität von Blazaren besser zu verstehen.
Blazare sind sehr kompakte Quasare, die mit supermassiven Schwarzen Löchern in den Zentren aktiver, riesiger elliptischer Galaxien assoziiert 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.
In einer Entfernung von etwa 5 Milliarden Lichtjahren ist 3C 279 ein FSRQ mit einer geschätzten Schwarzen-Loch-Masse von 300–800 Millionen Sonnenmassen. Es ist eine helle und leistungsstarke Gammastrahlenquelle am hochenergetischen Himmel und bekannt als der erste Blazar, der eine starke und schnelle Variabilität bei GeV-Energien zeigt.
In den letzten 10 Jahren erlebte 3C 279 mehrere Ausbrüche, und drei davon im Gammastrahlenbereich ereigneten sich im Jahr 2018. Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Gege Wang von der Guangzhou-Universität in China beobachtete diese drei Gammastrahleneruptionen mit Fermis Large Area Telescope (LAT).
„In diesem Artikel analysieren wir die LAT-Daten und untersuchen die schnelle Variabilität und das spektrale Verhalten des Quasars 3C 279 während der drei Gammastrahlen-Flares im Jahr 2018. In der erhaltenen, täglich gebinnten Langzeit-LAT-Lichtkurve haben wir drei Gammastrahlen ausgesprochen Flares (F1, F2, F3) während MJD 58091 bis MJD 58373 im Energiebereich von 0,1–300 GeV“, schrieben die Forscher.
Wangs Team gelang es, für die Flare F2 nur eine detaillierte Minutenlichtkurve und eine Gammastrahlen-Spektralanalyse zu erstellen, da die Flares F1 und F3 keine nennenswerten schnellen Komponenten oder Profile zeigten. Es stellte sich heraus, dass der Peak des Gammastrahlenflusses in F2 das Niveau überschritten hat, das während früherer Fackelaktivitäten im Jahr 2015 aufgezeichnet wurde.
Die Studie ergab, dass die Gammastrahlenspektren von 3C 279 weder im flackernden noch im Ruhezustand irgendwelche klaren Brüche zeigen. Der Befund deutet darauf hin, dass die Gammastrahlen-Dissipationsregion des Blazars außerhalb der Broad-Line-Region (BLR) liegt und die Energiedissipation auf den inversen Compton-Prozess (IC) der Streuung der staubigen Torus-Infrarotphotonen zurückzuführen sein könnte.
Die Astronomen berechneten die breitbandige spektrale Energieverteilung (SED) für die Zustände „Pre-Outburst“, „Flare“ und „Post-Flare“ der Flare F2. Sie berechneten auch das Magnetisierungsverhältnis des Blazars und das Verhältnis der Energiedichte von Elektron zu Magnetfeld. Alles in allem deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Flare F2 möglicherweise durch eine Injektion von Elektronen höherer Energie von außerhalb des Dissipations-Blobs verursacht wurde.
„Wir schlagen vor, Elektronen mit höherer Energie von außerhalb des Blobs zu injizieren und die Flare zu erhöhen … Elektronen werden außerhalb auf eine höhere Energie beschleunigt und in sehr kurzer Zeit in den Blob injiziert“, schlossen die Autoren des Papiers.
Mehr Informationen:
Gege Wang et al, Variability and Spectral Behavior of Gamma-Ray Flares of 3C 279, Veröffentlichungen der Astronomical Society of the Pacific (2022). DOI: 10.1088/1538-3873/ac98e0. Auf arXiv: arxiv.org/abs/2212.13395
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