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    Los científicos explican el comportamiento de la emisión óptica de blazares

    El plano de polarización de una onda es el plano en el que un vector (por ejemplo, el vector de campo eléctrico) oscila y cambia. En la figura, las oscilaciones del vector eléctrico están en azul; el plano de polarización está en rojo. Crédito:SPbU

    Investigadores de la Universidad de San Petersburgo han analizado datos de telescopios ópticos que abarcan más de ocho años y han logrado explicar el mecanismo de rotación del plano de polarización en blazares.

    Dmitry Blinov es coautor del artículo e investigador asociado sénior del Departamento de Astrofísica, Universidad de San Petersburgo. Señala que los investigadores han estado estudiando la polarización óptica de los núcleos galácticos activos durante más de 50 años. Algunos de los primeros artículos académicos sobre este tema fueron publicados en la década de 1960 por Vladimir Hagen-Thorn, Profesor del Departamento de Astrofísica, Universidad de San Petersburgo, y Viktor Dombrovskiy, Profesor Asociado del Departamento de Astrofísica, Universidad Estatal de Leningrado.

    En el universo, el material principal se concentra en galaxias con cientos de miles de millones de estrellas; hay alrededor de 200 a 400 de ellos en la Vía Láctea. En el centro de las galaxias hay agujeros negros supermasivos, cuya masa oscila entre millones y miles de millones de las del Sol. Alrededor de los agujeros negros hay una gran cantidad de estrellas, gas y polvo, cuales, estar demasiado cerca del agujero negro, "caer" en él. Sin embargo, un agujero negro no puede ingerirlos completamente y arroja parte de la materia al espacio intergaláctico en forma de chorros de plasma extremadamente rápidos.

    Los mejores objetos para estudiar este fenómeno son los blazares. Son núcleos galácticos activos con muy alta luminosidad, cuyo flujo de plasma (chorro) se dirige hacia la Tierra en un ángulo de no más de 15 grados. Tales objetos son las principales fuentes de rayos gamma cósmicos, cuya naturaleza y propiedades no se estudian suficientemente. Adicionalmente, Blazars desconcierta a los astrónomos al producir otros fenómenos, incluida la rotación del plano de polarización.

    Patrón repetido de llamaradas en la emisión de rayos gamma del blazar 3C 279. Crédito:SPbU

    El plano de polarización de una onda es el plano en el que un vector (por ejemplo, el vector de campo eléctrico) oscila y cambia. En la figura de la foto, las oscilaciones del vector eléctrico están en azul; el plano de polarización está en rojo.

    La luz que vemos en la naturaleza como una regla, consta de muchas de estas ondas dirigidas en diferentes direcciones. En este caso, la orientación de la polarización es aleatoria (en la imagen de abajo en la figura de la izquierda). La luz totalmente polarizada (en la figura de la derecha) se propaga con las oscilaciones del vector eléctrico en un solo plano. Este fenómeno se puede observar en algunos láseres. Sin embargo, Los procesos físicos crean principalmente luz parcialmente polarizada, mientras que las ondas electromagnéticas en un haz de luz a menudo oscilan a lo largo de una de las direcciones. Por ejemplo, la figura del medio muestra ondas electromagnéticas en un haz de luz parcialmente polarizada dirigida hacia el lector. Es este tipo de luz la que los científicos observan cuando estudian los blazares. Para este propósito, estudian núcleos galácticos activos a través de un telescopio con un filtro polarizador especial, similar a las gafas de sol, que transmite oscilaciones solo en un plano.

    Décadas de observaciones han atestiguado que el plano de polarización de la luz visible en los blazares a veces gira. Los científicos han propuesto varias hipótesis que podrían describir el mecanismo de tales rotaciones, pero ninguno de ellos ha tenido pruebas suficientes. El grupo de investigación del Laboratorio de Astrofísica Observacional de la Universidad de San Petersburgo llamó la atención sobre uno de los modelos teóricos. Fue propuesto en 2010 en un artículo académico. En ese estudio también participaron investigadores de la Universidad de San Petersburgo. Consideró una rotación del plano de polarización y predijo que tales rotaciones deberían coincidir con repetidos estallidos de rayos gamma.

    El grupo de investigación de la Universidad de San Petersburgo probó esta hipótesis en colaboración con científicos del Instituto de Investigación Astrofísica de la Universidad de Boston. el Instituto Max Planck de Radioastronomía; y otras instituciones de investigación. Analizaron datos disponibles públicamente de:el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, que había observado uno de los blazares más activos 3C 279; el Observatorio de la Universidad de San Petersburgo; el Observatorio Astrofísico de Crimea; el telescopio Perkins; y otros.

    Estados de polarización. Crédito:SPbU

    "Hemos comparado los resultados de numerosas observaciones de la polarización de la emisión óptica de blazar 3C 279 con datos abiertos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi. Ha estado escaneando regularmente todo el cielo desde 2008 y mostrando la distribución del flujo de rayos gamma. han logrado encontrar un patrón de ráfagas en este blazar, que se ha repetido al menos tres veces junto con las rotaciones de la polarización óptica. Esto confirma el modelo propuesto anteriormente que explica las rotaciones de polarización, "dice Dmitry Blinov.

    Adicionalmente, en base a los datos obtenidos, los investigadores han logrado describir la estructura de la parte interna de los chorros. Se encuentra que la columna rápida, el centro del jet, está rodeado por una vaina más lenta, que consta de condensaciones de anillo. Cuando un plasmoide se mueve a lo largo de la columna del chorro a alta velocidad, dispersa fotones de baja energía de la vaina a energías de la banda de rayos gamma. Esto provoca las explosiones que han observado los científicos. Dado que las estructuras en forma de anillo de la vaina se han mantenido estables a lo largo de los años de observaciones, tales ráfagas se han repetido varias veces.

    Los resultados de la investigación se han convertido en la base de la animación 3D, lo que da una idea de los procesos que tienen lugar en las partes internas de los núcleos galácticos activos. Según Dmitry Blinov, en el futuro, patrones similares de ráfagas en la banda gamma podrían ayudar a aclarar otros problemas. Por ejemplo, según una de las hipótesis, son chorros con espinas rápidas y vainas lentas que pueden producir partículas cósmicas fundamentales:neutrinos. Los patrones repetidos de ráfagas podrían indicar blazares que emiten neutrinos cósmicos.


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