News / Новини

Изследването на блазара BL Lac е на международен колектив с българско участие

Фигура 1. Художествена интерпретация на явлението блазар и изхвърляната от него струя от високоенергийни частици.

Международен колектив с участието на български астрономи откри цикли на
осцилираща яркост в струя от високоенергийни частици, излъчвани от блазара BL Lac.
Резултатите от това изследване са публикувани в едно от най-престижните научни
списания в света – „Nature“, бр. 7926, том 609 от 8 септември 2022 г.

За реализирането на това изследване са използвани наблюдения на 37 различни
телескопа в 13 държави. Нашите резултати са получени с 2-метровия RCC телескоп и с
50/70 см Шмит телескоп на Националната астрономическа обсерватория Рожен, както
и с 60-сантиметровия телескоп в Астрономическата обсерватория в Белоградчик.
Съавтори на статията от българска страна от Института по астрономия с НАО са
учените: проф. д-р Румен Бачев, проф. д-р Евгени Семков, доц. д-р Антон Стригачев и
гл. ас. д-р Александър Куртенков. Това е втората публикация на този колектив учени
от БАН в престижното списание „Nature“ на тема блазари. Първата представи
изследване на блазара СТА 102 и беше публикувана през декември 2017 г. в брой 7685, том 552 на „Nature“.

Фигура 2. Крива на блясъка на блазара BL Lac по време на избухването през 2020 г. Показани са наблюденията в червената част на оптичния спектър (около 635 нанометра) и в гама диапазона (панели 1 и 4), а също така и наблюдаваната стойност и ъгъл на поляризация на светлината (панели 2 и 3).

Наблюденията на този тип обекти са организирани от д-р Клаудия Райтери и д-р
Масимо Вилата от Астрофизическата обсерватория в Торино (Италия) и включват
астрономи, които работят по целия свят (Whole Earth Blazar Telescope). Данните за
променливостта на блазарите в оптичната област се допълват с наблюдения в гама-
лъчи от сателитите AGILE на Италианската космическа агенция и Fermi на НАСА.
Тези наблюдения доведоха до откриването на цикличност на видимата яркост с период
около 13 часа на блазара BL Lac по време на силното избухване, наблюдавано във
всички области на спектъра през втората половина на 2020 г.

Фигура 3. Снимка на 50/70 см Шмит телескоп в НАО Рожен, с който са получени
голяма част от наблюденията на блазара BL Lac, използвани в публикацията.

Блазарите са вид активни галактически ядра, чийто източник на енергия е материя,
която пада върху свръхмасивна черна дупка в центъра на галактика. Около 10% от
активните галактични ядра изхвърлят двойка струи (наричани още джетове), които се
движат в междузвездното пространство със скорост, близка до светлинната. Явлението
блазар се наблюдава, когато една от тези струи е насочена почти директно към Земята,
което я прави да изглежда много по-ярка. Тези струи излъчват в целия дизпазон на
електро-магнитния спектър – от радио диапазона, през оптичната област, до
рентгеновите и гама лъчите. Интензитета на излъчване се променя бързо с времето,
като промените обикновено са случайни, без наличие на перидичност.

Фигура 4. Снимка на отворения купол на 2-м телескоп на НАО Рожен. Автор: В. Паскалев

BL Lac се намира приблизително на 1 милиард светлинни години от нас и масата на
черната дупка в ядрото му се оценява на около двеста милиона слънчеви маси. Екипът
от астрономи разкрива, че в струята на блазара се образува пречупване, което
изкривява магнитното поле по такъв начин, че наблюдаваната яркост се променя
периодично. Също така, наблюдаваната поляризация на видимата светлина от блазара
се мени с подобна периодичност, като яркостта. Наблюдавана е и корелация между

променливостта във видимата светлина и в гама лъчите, без отместване между тях,
което означава, че те се излъчват от една и съща област на струята.

Линк към публикацията в списание „Nature“: https://www.nature.com/articles/s41586-022-05038-9

Източник: Институт по астрономия с НАО – БАН

Изследването разкрива в детайли тихото Слънце при ниски честоти

Фиг. 1 Калибрирани интерферометрични изображения на спокойната слънчева корона на 07.08.2021 г. в ниски честоти (24,60-78,90 MHz), наблюдавани от LOFAR. Белите елипси обозначават моментния лъч на LOFAR. Плътните бели кръгове обозначават размера на оптичния слънчев диск; пунктираните бели кръгове обозначават височината, която би съответствала на всяка честота, ако приемем, че това е локалната плазмена честота.

Слънцето е активна звезда, която има значителни радио емисии в широк честотен диапазон от kHz до THz, а слънчевата атмосфера има сложно разпределение на магнитното поле, плътност на плазмата и температура. Тези различни свойства на слънчевата атмосфера водят до различни характеристики на радиоизлъчването при различни честоти. Наблюденията в интерферометричен образен режим на слънчевите нискочестотни емисии могат да помогнат за диагностицирането на свойствата на плазмата на големи височини в слънчевата атмосфера.

Фиг. 2 – Калибрирани интерферометрични изображения на спокойната слънчева корона на 14.08.2021 г. в ниски честоти (24,60-78,90 MHz), наблюдавани от LOFAR. Белите елипси обозначават моментния лъч на LOFAR. Плътните бели кръгове обозначават размера на оптичния слънчев диск; пунктираните бели кръгове обозначават височината, която би съответствала на всяка честота, ако приемем, че това е локалната плазмена честота.

В своя скорошна разработка „Образни наблюдения на спокойното слънце в честотния диапазон от 20-80 MHz“, публикувана в авторитетното издание „The Astrophysical Journal“ (https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac6b37), международен екип от 10 учени обобщава резултатите от осъществени наблюдения на спокойното Слънце в метрови радио вълни, с което е постигната безпрецедентна пространствена разделителна способност за слънчеви наблюдения в тези честоти. За пръв път, авторите постигат прецизни измервания на температурата на яркостта и размера на нашата звезда в диапазона от 20-80 MHz, и наблюдават пространствено разрешени структури в слънчевата корона. Резултатите компенсират липсата на нискочестотни измервания на температурата на яркостта в предишни наблюдения.Екипът от учени, осъществил изследването, включва българските изследователи доц. д-р Камен Козарев и постдокторанта д-р Джан Пейдзин от Института по астрономия с НАО към БАН, както и техни колеги от Нидерландия, Ирландия, Китай, Полша, Белгия и Германия. Разработката е осъществена с подкрепата на Рамковата програма за научни изследвания и иновации „Хоризонт 2020“ на ЕС, проект „STELLAR“ и на Националната научна програма ,,Върхови изследвания и хора за развитие на европейската наука” (ВИХРЕН) на Фонд ,,Научни изследвания”.

Счита се, че радиоизлъчването на спокойното Слънце се дължи на топлинно спирачно излъчване от електрони в горещата слънчева атмосфера. Свойствата на тихото Слънце в микровълновия спектър са щателно проучени и могат да бъдат добре описани от емисионния спектър на спирачно лъчение. В обхвата на метровата и декаметрови дължини на вълната свойствата на спокойното Слънце са почти неизследвани поради инструментални ограничения. В новото проучване учените са използвали телескопа LOw Frequency ARray (LOFAR), за да изпълнят висококачествена интерферометрична образна спектроскопия — образни наблюдения на слънчево радио излъчване от спокойната корона при честоти под 90 MHz. Представен е температурният спектър на яркостта и размера на Слънцето в честотния диапазон 20-80 MHz. Изследването съобщава за тъмни коронални области с ниска температура на яркост във всички наблюдавани честоти. Температурният спектър на яркостта на тихото Слънце е разгледан и сравнен с емисиите на спирачно лъчение на коронален модел и с предишни наблюдения на спокойното Слънце.

Фиг. 3 – Температурният спектър на яркостта, наблюдаван от LOFAR (червен цвят), температурата на яркостта на модела (плътно черно) и предишни наблюдения.

Фигура 4 – Температурните спектри на яркостта на няколко избрани коронални позиции. В зелено се вижда спектърът на много радио тъмна област в короната, наблюдавана на 07.08.2021 г. (горно слънчево радио изображение).

С въвеждането на програмата за обновяване LOFAR 2.0, в близко бъдеще този телескоп ще придобие още по-висока разделителна способност в пространствено, времево и честотно отношение, което дава възможност на учените да изучават по-детайлно атмосферата на Слънцето. България участва активно в работата по обновяване и развиване на радио телескопа LOFAR чрез изграждане на собствена наблюдателна станция LOFAR-BG, обект от Националната пътна карта за научна инфраструктура, ръководена от Министерство на образованието и науката. Институтът по астрономия води консорциума LOFAR-BG, който работи за развитие на радио астрономията в България.

Kометата 2I/Borisov.
Източник: ЕSO, O. Hainaut

Институтът по астрономия с НАО към БАН определи за научно постижение на 2021 г. резултатите от наблюденията на кометата 2I/Borisov, известна още като C/2019 Q4 (Borisov) от мeждународен екип от учени с участието на изследователя от ИА доц. д-р Галин Борисов.

На горното изображение на втората снимка е показана кометата 2I/Borisov. Цветовете на панела (а) помагат да се подчертае бързото пространствено изменение на интензитета, чието разпределение може да бъде количествено оценено с помощта на изофотите на панел (b). Червената пунктирана линия на панела (b) проследява опашката на кометата, която на по-малко разстояние от фотоцентъра е насочена по посока на антислънчевата посока, а на по-големи разстояния лежи между антислънчевата и анти-скоростната посока. На лявата фигура е представено сравнение на широкоивична поляриметрия на кометата 2I/Borisov с други комети. Червените запълнени кръгчета са нашите данни за кометата 2I/Borisov. Празните сини, пурпурни и светлосини кръгчета съответно са данни за кометите C/1995 O1 (Hale-Bopp), 1P/Halley и други комети. От сравнението ясно се вижда приликата в поляризационните характеристики на кометата 2I/Borisov и Hale-Bopp.

Кометата 2I/Borisov е открита на 30 август 2019 г. от астронома Генадий Борисов в обсерваторията MARGO, Крим и се смята за най-автентично съхраненият космически обект – пришълец в нашата Слънчева система, вторият след астероида 1I/‘Oumuamua. Екипът от астрономи начело с д-р Стефано Бануло от обсерваторията в Арма, доц. Борисов и техни колеги от Франция, Италия, Испания, Великобритания и САЩ публикуваха резултатите от осъществените през 2019/2020 г. свои изследвания на кометата 2I/Borisov в авторитетното научно списание ‘Nature Communications’.

За да определим физическите характеристики на праховите частици в комата ѝ (кометната атмосфера), екипът ни извърши поляриметрични наблюдения на кометата с инструмента FORS2 и телескопа VLT на Южната европейската обсерватория – разказва доц. д-р Галин Борисов – Ексцентриситетът (сплеснатостта) на орбитата на това космическо тяло показва, че тя е обект, който не е свързан гравитационно със Слънчевата система. Това я прави първият недвусмислен случай на комета, която пристига от междузвездното пространство. Досега в нашата Слънчева система са наблюдавани само два такива обекта. Докато първият, 1I/‘Oumuamua, имаше астероидни характеристики, за вторият, 2I/Borisov, има ясни доказателства за кометна активност.

Доц. д-р Галин Борисов от ИА с НАО към БАН, участник в международния екип от учени, изследвали кометата 2I/Borisov.

В изследването ни разкриваме, че поляризацията на отразената от праховите частици на 2I/Borisov слънчева светлина е по-висока от тази, която обикновено се измерва при кометите от Слънчевата система. Тази характеристика я отличава от динамично еволюиралите обекти като например тези от семейството на Юпитер, както и всички късо- и дълго-периодични комети от нашата Слънчева система. Единственият обект със сходни поляриметрични свойства като 2I/Borisov е кометата C/1995 O1 (Hale-Bopp) – за нея се смята, че се е приближавала до Слънцето само веднъж преди появата ѝ през 1997 г. За разлика от Hale-Bopp и от много други комети, 2I/Borisov показва поляриметрично хомогенна кома, което предполага, че тя е още по-съхранен във времето в автентичния си вид обект.

Приликата между поляриметричните свойства на двете комети трябва да зависи от микроскопичната структура и състава на агрегатите, а не от техните макроскопични характеристики, тъй като са доста различни по размер. Анализът на фотометричния профил на вътрешната кома предполага, че кометата Hale-Bopp принадлежи към класа на гигантските комети, като диаметърът на ядрото ѝ се оценява между 20 и 35 км, докато при 2I/Borisov той е ≤0.4 км. Тясната прилика между нейното поляриметрично поведение и това на Hale-Bopp предполага, че независимо от астрофизичната среда, от която произхожда кометата 2I/Borisov, такава среда е имала свойства, които са довели до образуването на тяло със значителни прилики с тела намиращи се във външните региони на Слънчевата система – сам по себе си забележителен резултат. Това сходство може също да ни доведе до предположението, че праховите частици на 2I/Borisov са малки, подобно на тези на Hale-Bopp.

Ако приемем, че същата връзка между албедото (отражателната способност) на повърхността на телата) и поляризацията, установена за астероиди важи и за комети, нашите наблюдения биха показали, че кометата 2I/Borisov също има ниско геометрично албедо – свойство, споделяно от повечето комети от нашата Слънчева система.

В заключение, кометата 2I/Borisov най-вероятно никога не е минавала близо до Слънцето или друга звезда и може би представлява първата комета, състояща се от наистина непокътната материя, която някога е била наблюдавана.