关键点
位于数十亿光年之外的耀变体 PKS 1424+变体 PKS 1424+240 曾长期困扰天文学家。它是冰立方中微子天文台(IceCube Neutrino Observatory)认定的天空中已知最明亮的中微子发射耀变体,的中微子发射耀变体,同时在地面切伦科夫望远镜观测中也发出极高能伽马射线。然而奇怪的是,其射电喷流看似移动缓慢,这与只有最快喷流才能驱动如此强烈高能辐射的预期相矛盾。
如今,借助超长基线阵列(VLBA)15年的超高精度射电观测,研究人员以前所未有的分辨率拼接出了该喷流的深度图像。
"当我们重建图像。
"当我们重建图像时,它看起来绝对令人惊叹,"该研究的主要作者、马克斯·普朗克射电天文研究所(MPIfR)欧盟资助的MuSES项目首席研究员尤里·科瓦廖夫(Yuri Kovalev)表示。"我们从未见过类似景象——一个近乎完美的环形磁场伴随着喷流,正对着我们。"
由于喷流几乎精确对准地球方向,其高能辐射因狭义相对论效应被显著放大。"这种对准使亮度增强了30倍或更多," MPIfR 的合著者杰克·利文斯顿(Jack Livingston)解释道。"同时,由于投影效应,喷流看起来移动缓慢——这是一种典型的光学错觉。"缓慢——这是一种典型的光学错觉。"
这种正对地球的几何构型使科学家得以直接窥视耀变体喷流的核心——这是极为罕见的机会。偏振射电信号帮助团队绘制出喷流磁场的结构,揭示了其可能的螺旋或环形形状。这种结构在启动和准直等离子体流中起着关键作用,并且可能是将粒子加速至极高能量的关键因素。
"解开这个谜">
"解开这个谜题证实了,拥有超大质量黑洞的活动星系核不仅是电子的强大加速器,也是质子的加速器——这正是观测到的高能中微子的起源,"科瓦廖夫总结道。
这一发现是MOJAVE项目的重大胜利,该项目利用超长基线阵列(VLBA)监测活动星系中的相对论性喷流,已持续数十年。科学家采用甚长基线干涉测量(VLBI)技术,将全球的射电望远镜连接起来,形成一个地球大小的虚拟望远镜。这提供了天文学中可用的最高分辨率,使他们能够研究遥远宇宙喷流的精细细节。
"当我们启动MOJAVE项目时>"当我们启动MOJAVE项目时,有朝一日能直接将遥远黑洞喷流与宇宙中微子联系起来听起来像是科幻小说。如今,我们的观测正将其变为现实," MPIfR 所长、项目联合创始人安东·岑苏斯(Anton Zensus)苏斯(Anton Zensus)说。
这一结果强化了相对论性喷流、高能中微子以及磁场在塑造宇宙加速器中的作用之间的联系——标志着多信使天文学的一个里程碑。
背景信息
耀变体(Blazar)是一种活动星系核,由超大质量黑洞提供能量,该由超大质量黑洞提供能量,该黑洞会发射出以近光速运动的等离子体喷流。耀变体的特殊之处在于其方向:其喷流之一指向与地球夹角约10度以内的方向。这种对准使耀变体在整个电磁这种对准使耀变体在整个电磁波谱中显得明亮,并使科学家能够研究极端物理过程——包括将粒子加速到远超人造加速器所能达到的能量。
超长基线阵列(VLBA)是由十面天线组成的阵列,分布在美国大陆、夏威夷和圣克罗伊岛,以甚长基线干涉测量(VLBI)模式运行。天线间距最大可达约一万公里,提供精细至50微角秒的角分辨率。
MOJAVE(利用VLBA实验监测活动星系核喷流)是一个长期项目,旨在监测北天可见活动星系相关喷流的射电亮度和偏振变化。观测使用超长基线阵列进行,使我们能够制作角分辨率优于1毫角秒(相当于月球上的宇航员看到的你汽车前灯的视间距)的全偏振图像。我们利用这些数据更好地理解喷流在光年尺度上(靠近其在活动核中的起源处)的复杂演化和磁场结构,以及该活动如何与高能电磁以及该活动如何与高能电磁辐射和中微子发射相关联。
MuSES(多信使高能源研究)是天体物理学领域的一项开创性计划。它致力于研究活动星系核(AGN),这些是宇宙中已知最强大的粒子加速器之一。这些天体利用超大质量黑洞吸积物质产生的引力能,将其转化为电磁能和动能,从而产生高度相对论性的电子和质子。质子的加速及其与中微子产生的关系尚不明确,这对研究人员构成了巨大挑战。MuSES旨在利用多信使天文学的最新进展来解决这些基本问题。
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MuSES项目已获得欧盟资助(ERC资助协议号101142396)。所表达的观点和意见仅为作者观点,不一定代表欧盟或欧洲研究理事会执行机构(ERCEA)的观点。欧盟和资助机构均不对其负责。
Story Source:
Materialsprovided byMax Planck Institute for Radio Astronomy.Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Y. Y. Kovalev, A. B. Pushkarev, J. L. Gómez, D. C. Homan, M. L. Lister, J. D. Livingston, I. N. Pashchenko, A. V. Plavin, T. Savolainen, S. V. Troitsky.Looking into the jet cone of the neutrino-associated very high-energy blazar PKS 1424 240.Astronomy, 2025; 700: L12 DOI:10.1051/0004-6361/202555400
2025-08-30
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