Chandra показал эволюцию джета M87 за 13 лет: структура и магнитные поля

Международная группа астрофизиков представила результаты 13-летнего наблюдения джета активной галактики M87 с помощью рентгеновской обсерватории Chandra. Используя специальные методы деконволюции, ученые добились беспрецедентного субдугового разрешения, что позволило в деталях проследить временную эволюцию килопарсековой струи.

Обработка изображений с камеры HRC-I выявила ранее неразличимые структуры внутри джета. В частности, в компактном узле HST-1 обнаружены два отдельных компонента, а в расположенных ниже по течению областях зафиксирована сложная морфология. Это указывает на многообразие процессов ускорения частиц.

Главным результатом стало измерение долговременного падения рентгеновской яркости струи. За 13 лет поток уменьшился на величину до 84%, что хорошо согласуется с моделью синхротронного охлаждения релятивистских электронов. На основе скорости затухания астрономы оценили минимальную напряженность магнитного поля: 324–1006 микрогаусс для HST-1 и 41–115 микрогаусс для узла A.

Сравнение с данными ALMA, JWST и HST на других длинах волн показало, что основные рентгеновские структуры по ширине и положению совпадают с теми, что видны в радиодиапазоне и инфракрасном свете. Однако рентгеновское излучение в среднем смещено вверх по течению, что отражает различие в механизмах излучения на разных энергиях.

Измерения собственных движений элементов струи выявили как квазистационарные, так и сверхсветовые компоненты. Скорость HST-1 достигает 4,8 скорости света. Исследователи также показали, что если не учитывать слияние близких источников из-за ограниченного разрешения, оценки скоростей могут быть существенно искажены.

Работа демонстрирует возможности длительных наблюдений Chandra для изучения субструктуры релятивистских джетов и понимания процессов ускорения частиц и диссипации энергии, формирующих динамику этих космических объектов.