RIJEKA – Kolaboracija CTAO LST i kolaboracija MAGIC objavili su izvanredne nalaze promatranja OP 313, najudaljenijeg blazara vrlo visoke energije ikad zabilježenog.

Rad, objavljen u časopisu Astronomy & Astrophysics predstavlja detaljna promatranja provedena prototipom teleskopa velike veličine (LST-1) i teleskopima MAGIC u opservatoriju Roque de los Muchachos u La Palmi u Španjolskoj, a u projekt su uključeni i hrvatski znanstvenici.

Zajednička promatranja uhvatila su tok fotona vrlo visoke energije koji potječu s udaljenosti od otprilike osam milijardi svjetlosnih godina.

Analizirajući ove gama zrake, znanstvenici su uspjeli otkriti ključne informacije o difuznoj ekstragalaktičkoj pozadinskoj svjetlosti (EBL) i dekodirati složene procese ubrzanja čestica koji djeluju unutar motora udaljene galaksije.

Radio kvazar

Iz Hrvatske u istraživanju sudjeluju znanstvenici uključeni u HRZZ projekt ASTRO-GAMMA, čija je voditeljica izv. prof. dr. Marina Manganaro s Fakulteta za fiziku Sveučilišta u Rijeci.

– Blazari su iznimno svijetle aktivne galaktičke jezgre, galaksije koje pokreće središnja supermasivna crna rupa. OP 313, posebno, klasificiran je kao radio kvazar ravnog spektra, specifična vrsta blazara koji se ubraja među najsjajnije i najsnažnije emitere u Svemiru.

Prije otprilike 11 milijardi godina, OP 313 je emitirao snažan bljesak gama zraka vrlo visoke energije koje su detektirali teleskopi LST-1 i MAGIC, ističe izv. prof. dr. Manganaro.

Dodaje da su te gama zrake visoke energije putovale svemirom osam milijardi godina te su se interagirale s EBL-om, trajnim poljem zračenja svih energija koje emitiraju kozmički objekti tijekom povijesti Svemira.

– Ova interakcija slabi signal gama zraka procesom poznatim kao »produkcija para«. Kad se ove gama zrake sudare s EBL-om, njihova energija se pretvara u parove čestica, točnije elektron i pozitron.

Kao rezultat toga, izvorni tok gama zraka kozmičkog izvora smanjuje se na ogromnoj udaljenosti koju pređe, što ga čini izazovnim za detekciju. Za to su potrebni izuzetno osjetljivi instrumenti, kaže voditeljica projekta.

Studentica diplomskog studija riječkog Fakulteta za fiziku i članica MAGIC kolaboracije Lorena Lulić dodaje da je vrlo uzbudljivo biti dio MAGIC kolaboracije.

Lorena Lulić / Foto FFSR

– Kad idem promatrati teleskopima, uvijek se pitam koliko je nevjerojatno da možemo uhvatiti svjetlost emitiranu iz galaksija prije milijardi godina. To je kao putovanje kroz vrijeme, navodi Lulić.

Varijabilnost fluksa

Analizirajući zajednički skup podataka s teleskopa LST-1 i MAGIC, uz podatke niže energije iz drugih objekata, autori publikacije dobili su stroga ograničenja gustoće EBL-a i karakterizirali varijabilnost fluksa.

Koordinator Fizike u suradnji LST-1, izv. prof. dr. Tomislav Terzić objašnjava značenje novog postignuća.

– Utvrdili smo da je intenzivna emisija gama-zraka uzrokovana gustom populacijom relativističkih elektrona. U ovom takozvanom »leptonskom scenariju«, elektroni su ubrzani do brzine bliske brzini svjetlosti unutar masivnog mlaza plazme koji je lansirala središnja supermasivna crna rupa OP 313.

Dok se sudaraju sa svjetlošću niže energije koja okružuje crnu rupu, elektroni prenose dio svoje ogromne energije na fotone, pretvarajući ih u gama-zrake vrlo visoke energije.

U konačnici, ovi nalazi označavaju veliki korak naprijed u razumijevanju unutarnjih motora radio kvazara ravnog spektra, iznosi izv. prof. dr. Terzić.

Tomislav Terzić / Foto FFSR

MAGIC, LST-1 i CTAO su međunarodne suradnje u kojima sudjeluju znanstvenici iz nekoliko zemalja, a uz troje riječkih znanstvenika u suradnjama sa Sveučilišta u Rijeci sudjeluje i prof. dr. Dijana Dominis Prester, kao i njihovi zagrebački, splitski te pulski kolege.

Teleskopi od 100 tona

Veliki teleskopi (LST) jedna su od tri vrste teleskopa koje će CTAO koristiti za pokrivanje širokog energetskog raspona, od 20 GeV do 300 TeV.

Kad gama zrake stupe u interakciju sa Zemljinom atmosferom, one generiraju kaskade čestica koje proizvode Čerenkovljevu svjetlost.

Budući da gama zrake niže energije stvaraju samo male količine Čerenkovljeve svjetlosti, potrebni su teleskopi s velikim površinama prikupljanja za njezino otkrivanje.

LST, sa svojom antenom promjera 23 metra, osigurat će jedinstvenu osjetljivost CTAO-a u niskoenergetskom rasponu između 20 GeV i 3 TeV.

Unatoč visini od 45 metara i težini od 100 tona, svaki LST može se premjestiti na bilo koju točku na nebu unutar 20 sekundi. I ovo brzo premještanje i niskoenergetski prag LST-ova ključni su za CTAO-ova istraživanja galaktičkih tranzijenta, aktivnih galaktičkih jezgri s visokim crvenim pomakom i gama-bljeskova.

Kolaboracija CTAO LST odgovorna je za projektiranje i izgradnju ovih teleskopa. Sastoji se od više od 500 znanstvenika i inženjera iz 25 instituta u 11 zemalja: Brazilu, Bugarskoj, Hrvatskoj, Češkoj, Francuskoj, Njemačkoj, Italiji, Japanu, Poljskoj, Španjolskoj i Švicarskoj, dok kolaboraciju MAGIC čini gotovo 400 znanstvenika i inženjera iz 12 zemalja: Armenije, Brazila, Bugarske, Hrvatske, Finske, Njemačke, Indije, Italije, Japana, Poljske, Španjolske i Švicarske..