Исследование структуры джетов активных ядер галактик на основе многолетних наблюдений

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-22-00121

НазваниеИсследование структуры джетов активных ядер галактик на основе многолетних наблюдений

Руководитель Морозова Дарья Адиковна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-705 - Галактика и Метагалактика

Ключевые слова Активные ядра галактик, блазары, квазары, переменность, фотометрия, поляриметрия, гамма-излучение

Код ГРНТИ41.27.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Галактики с активными ядрами представляют собой весьма интересные астрономические объекты, активность которых проявляется во всем спектральном диапазоне от радио и до сверхвысоких энергий, а также на очень широком интервале временных масштабов, от долей часа до многих лет. Значимым фактом является также наличие переменной поляризации приходящего от квазаров электромагнитного излучения. При этом, наблюдаемые кривые блеска часто демонстрируют очень сложную структуру, общий вид которой сильно отличается не только от объекта к объекту, но и в разные периоды активности одних и тех же объектов. Такое разнообразное наблюдательное проявление галактик с активными ядрами (и, в особенности, их подкласса -- квазаров) отражает очень сложную внутреннюю структуру, в которой физические компоненты (пылевой тор, аккреционный диск, релятивистский джет) взаимодействуют друг с другом посредством большого набора физических процессов. Целью проекта является выяснение структуры внутренних областей джетов блазаров и уточнение процессов, ответственных за энерговыделение блазаров (локализация источников, ответственных за активность во время эпизодов вращения EVPA) на основе многолетних наблюдений этих объектов, выполняющихся в лаборатории наблюдательной астрофизики СПбГУ. Исследование, которое мы планируем предпринять, должно помочь приблизиться к пониманию природы уникальных физических процессов, происходящих в релятивистских джетах. Для этой цели будет проведен поиск повторяющихся событий во вспышечной активности объектов в гамма-излучении для большой выборки квазаров совместно с анализом поведения оптической поляризации. Предполагается, что возникновение таких повторяющихся событий отражает тонкие детали во внутренних областях джетов и должно совпадать по времени с вращением угла поляризации. Такой анализ, проведенный участниками нашей группы, для объекта 3С279 оказался весьма продуктивным, и теперь очень актуальной является задача по поиску таких явлений в других объектах.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Савченко С.С., Морозова Д.А., Эрштадт С.Г., Блинов Д.А., Борман Г.А., Васильев А.А., Гришина Т.С., Жовтан А.В., Копацкая Е.Н., Ларионова Е.Г., Троицкий И.С., Троицкая Ю.В., Шишкина Е.В., Шкодкина Е.А. О методе поиска вращений позиционного угла поляризации квазаров Астрофизический бюллетень, том 79, № 2, страницы 189–206 (год публикации - 2024)
10.1134/S1990341323600394

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект посвящен исследованию характеристик поляризованного излучения блазаров, которые являются одним из подклассов галактик с активными ядрами. В 2024 году в рамках работы над проектам изучалась выборка вращений позиционного угла вектора поляризации блазаров, которую мы получили в ходе первого года выполнения проекта. Эта выборка была дополнена новыми вращениями, которые мы выделили на основе наших новых наблюдательных данных и данных из литературы. В общей сложности перечень насчитывает более шестиста таких событий. Поскольку в нашей выборке присутствуют источники различных подклассов, а также благодаря большому объему найденных вращений EVPA, мы рассмотрели возможные различия в свойствах вращений для разных подклассов блазаров. Мы исследовали характеристики вращений в типах блазаров BL Lac и FSRQ, а также в различных типах по положению синхротронного пика (LSP, ISP, HSP). Были изучены корреляции основных характеристик: амплитуды, скорости, степени поляризации и длительности вращений EVPA. С помощью теста Колмогорова-Смирнова сравнивались распределения, а с помощью Т-теста Стьюдента – средние значения указанных выше параметров. Обнаруженные различия мы интерпретируем как различия в физических свойствах в блазарах разных типов. В работе был выполнен поиск возможной связи между вращениями EVPA и активностью в гамма и радио диапазоне. Статистически значимая связь между вращениями EVPA и вспышками в гамма-диапазоне и появлением радиокомпонент из ядра джета не обнаружена. Для пяти объектов (OJ 287, S5 0716+71, 3C 454.3, CTA 102 и PG 1553+113) со значительным количеством выделенных вращений нами была обнаружена асимметричность направлений. Для этих объектов вращения вектора поляризации статистически значимо происходят в одну сторону чаще, чем в другую: у OJ 287 и CTA 102 вращения преимущественно происходят по часовой стрелке, в то время как у S5 0716+71, 3C 454.3 и PG 1553+113 – против часовой стрелки. Мы интерпретируем этот результат как проявление крупномасштабного магнитного поля в джетах блазаров. Если бы все вращения возникали как следствие турбулентности магнитных ячеек, то направления вращений должны быть равновероятными. Преобладание же вращения в каком-то направлении делает маловероятными механизмы, основанные на чисто стохастических процессах. Существование вращений в противоположную сторону от доминирующего направления предполагает, что в дополнение к упорядоченному магнитному полю имеется и турбулентная компонента, вклад которой отражается отношением числа вращений в доминирующем и противоположном направлениях. В свою очередь направление крупномасштабного магнитного поля, связанного с вращениями в доминирующем направлении, вероятно определяется направлением вращения центральной черной дыры или аккреционного диска. Результаты работы за второй год выполнения Проекта опубликованы в двух научных статьях в российских и зарубежных журналах, а также доложены на всероссийских и международных конференциях. Все запланированные исследования были выполнены полностью и получены результаты, которые являются важным наблюдательным тестом для разделения между моделями, описывающими структуру магнитных полей в джетах. В рамках работы над проектом показана важность и дальнейшая перспективность исследований в тематике связанной с вращениями EVPA в блазарах.

Публикации

1. Е.В. Шишкина, С.С. Савченко, Д.А. Морозова, С.Г. Эрштадт, Д.А, Блинов, Г.А. Борман, Т.С. Гришина, Е.Н. Копацкая, Е.Г. Ларионова, П.А. Новикова, Е.А. Шкодкина, П.С.Смит, И.С. Троицкий, Ю.В, Троицкая, А.А. Васильев и А.В. Жовтан Discovery of the preferred direction of electric vector position angle rotations in blazars Astronomy & Astrophysics , Astronomy & Astrophysics, Volume 691, Article Number L18 (год публикации - 2024)
10.1051/0004-6361/202451867

2. Е. А. Шкодкина, С. С. Савченко,Е. В. Шишкина О методе поиска вращений позиционного угла поляризации при помощи кросс-корреляционного анализа Astrophysical Bulletin (год публикации - 2024)