Un equipo internacional de astrónomos ha estudiado la emisión de banda ancha variable del blazar Markarian 501 de rayos gamma durante un período de alta actividad de rayos X. La investigación, publicado el 21 de enero en el servidor de preimpresión arXiv, podría brindar una mejor comprensión de los mecanismos de emisión en blazares.

Los blazares son cuásares muy compactos asociados con agujeros negros supermasivos en los centros de actividad, galaxias elípticas gigantes. Pertenecen a un grupo más grande de galaxias activas que albergan núcleos galácticos activos (AGN), y sus rasgos característicos son chorros relativistas apuntados casi exactamente hacia la Tierra. Según sus propiedades de emisión óptica, Los astrónomos dividen los blazares en dos clases:cuásares de radio de espectro plano (FSRQ) que presentan líneas de emisión ópticas amplias y prominentes, y objetos BL Lacertae (BL Lacs), que no.

Ubicado a unos 456 millones de años luz de distancia, Markarian 501 (o Mrk 501 para abreviar), es un conocido blazar de rayos gamma. Pertenece a los objetos BL Lacertae, y sus espectros ópticos están dominados por el continuo no térmico del chorro.

Las observaciones del Mrk 501 realizadas en 1996 utilizando el Observatorio Whipple han demostrado que emite rayos gamma de muy alta energía (VHE) (más de 100 GeV). Hasta aquí, Es uno de los pocos objetos VHE detectables con los telescopios actualmente disponibles en un tiempo relativamente corto. incluso durante los períodos de bajas emisiones. Esto hace que Mrk 501 sea un excelente objetivo para el monitoreo de múltiples longitudes de onda a largo plazo.

Así que un grupo de astrónomos liderado por Josefa Becerra González de la Universidad de La Laguna, España, realizó una extensa campaña de observación de múltiples instrumentos para caracterizar y estudiar la evolución temporal de la emisión de banda ancha del Mrk 501, centrándose en julio de 2014, cuando la fuente exhibió una actividad de rayos X muy alta. Para este propósito, emplearon varios telescopios espaciales y observatorios terrestres, incluidos los principales telescopios Cherenkov de imágenes gamma atmosféricas (MAGIC), Primer telescopio G-APD Cherenkov (FACT), Telescopio espacial de rayos gamma Fermi y el observatorio de ráfagas de rayos gamma Swift de Neil Gehrels.

"Presentamos resultados teóricos y de observación derivados de datos de múltiples instrumentos del Mrk 501 recopilados durante un período de dos semanas en julio de 2014, cuando la actividad de rayos X alcanzó su punto más alto entre los 14 años de funcionamiento del Observatorio Swift Gamma-Ray Burst de Neil Gehrels, "escribieron los astrónomos en el periódico.

En general, Se encontró que la emisión de VHE del Mrk 501 estaba elevada durante el estallido de rayos X de julio de 2014, con un fl ujo de rayos gamma superior a 0,15 TeV. Durante este período de dos semanas, las variaciones de fl ujo en la radio, óptico, y se encontró que las bandas de GeV eran leves, pero bastante sustancial en las bandas de rayos X, y especialmente sustancial en las bandas de VHE (se identificó que la variabilidad de VHE era dos veces mayor que la variabilidad de rayos X).

Se ha realizado un estudio detallado de la evolución temporal de la distribución de energía espectral de banda ancha (SED) durante el período de estallido. Los resultados muestran que la evolución diaria de las bandas de rayos X y rayos gamma podría describirse bien con un modelo de autocompton de sincrotrón de una zona (SSC) con variaciones en la energía de ruptura de la distribución de energía de electrones (EED), y con algunos ajustes en la fuerza del campo magnético y la forma espectral del EED.

Teniendo en cuenta estos resultados, los astrónomos concluyeron que las variaciones en la emisión de banda ancha del blazar estudiado pueden deberse a cambios en la aceleración y enfriamiento de los electrones en el modelo de choque en chorro.

Es más, Se identificó una característica estrecha a aproximadamente 3,0 TeV en el espectro de rayos gamma VHE de los telescopios MAGIC. Los autores del artículo presentaron algunos escenarios que pueden explicar la naturaleza de esta característica, sin embargo, se necesitan más estudios para confirmar cuál es el más plausible.

"Investigamos tres escenarios teóricos que podrían reproducirlo:a) pileup en la distribución de energía de los electrones debido a la aceleración estocástica; b) un chorro estructurado con dos regiones emisoras de SSC (relacionadas o no relacionadas), con una región dominada por una distribución de energía electrónica extremadamente estrecha; yc) una emisión producida a través de una cascada de pares IC [Compton inverso] inducida por electrones acelerados en un espacio de vacío magnetosférico, además de la emisión SSC de una región más convencional a lo largo del chorro de Mrk 501, "concluyeron los investigadores.

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