Ошиблись на миллиарды световых лет: как одно открытие может переписать космические карты

Учёные из Московского физико-технического института (МФТИ) и Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) обнаружили новый тип активных галактик, координаты которых раньше были определены с ошибкой. Как выяснилось, наиболее яркие участки этих объектов в радиодиапазоне — вовсе не их ядра, а ударные волны в струях плазмы, вырывающихся из центра.

Открытие позволит скорректировать астрономические координаты, используемые при настройке спутниковых систем — в том числе GPS и ГЛОНАСС, — и повысить их точность.

Ошибка в "маяках Вселенной"

"Астрофизики из МФТИ и ФИАН нашли и исследовали необычный класс активных галактик, координаты которых ранее были определены с ошибкой. Оказалось, что в радиодиапазоне самая яркая их область — не ядро, а ударная волна в джете", — сообщили в пресс-службе МФТИ.

Активные галактики (или квазары) излучают колоссальное количество энергии. В их центре находятся сверхмассивные чёрные дыры, окружённые раскалённым аккреционным диском. Из ядра вырываются релятивистские джеты — узкие потоки частиц, летящие почти со скоростью света. Их яркость в триллионы раз превышает солнечную, поэтому квазары видны даже на расстоянии миллиардов световых лет.

До сих пор считалось, что оптическое и радиолокационное положение квазара совпадает, однако новое исследование показало: примерно в 10% случаев наблюдается смещение координат.

Как провели исследование

Астрофизики сравнили наблюдения спутникового телескопа Gaia и данные радиоинтерферометров со сверхдлинной базой. Разница в координатах подсказала, что источник излучения в разных диапазонах — не один и тот же участок галактики.

Используя эти сдвиги как подсказку, учёные проанализировали сотни тысяч архивных снимков и нашли 35 галактик, где в радиодиапазоне ярче всего светится не ядро, а участок джета — на расстоянии нескольких световых лет от центра.

Когда струя затмевает центр

Вероятно, релятивистская струя, вырываясь из ядра, сталкивается с плотными облаками межзвёздного газа. Возникает стоячая ударная волна, которая работает как гигантский ускоритель частиц и заставляет эту область ярко светиться, затмевая истинное ядро.

Такое столкновение превращает джет в своеобразный "космический прожектор". При этом само ядро становится аномально тусклым — его яркостная температура в десятки раз ниже обычных значений. Это может быть связано с поглощением излучения межзвёздной плазмой или с особенностями ускорения частиц внутри струи.

Почему это важно для спутниковой навигации

Квазары служат своеобразными ориентирами для спутниковых систем — именно на них опираются при калибровке координатной сетки Земли. Но если в качестве "маяка" используется объект, у которого яркая точка не совпадает с ядром, возникают ошибки в расчётах.

Квазары — это маяки для всех навигационных спутников. Если использовать "ложный маяк”, появляется систематическая ошибка. Наша выборка — это своего рода чёрный список таких источников. Их нужно либо учитывать с поправкой, либо исключать из числа опорных объектов.

Кроме того, если активность ядра или ударной волны со временем меняется, координаты объекта могут "скакать", что тоже влияет на стабильность спутниковых систем.

Возможные причины смещения

На шаг ближе к точной Вселенной

Открытие российских астрофизиков не только расширяет знания о природе квазаров, но и имеет практическое значение для навигации и космических технологий.

В ближайшие годы учёные планируют пополнить список "ложных маяков" и внести уточнения в астрометрические каталоги, чтобы улучшить точность систем позиционирования — от GPS до ГЛОНАСС.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ), результаты опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Российские учёные доказали, что в некоторых галактиках самые яркие точки вовсе не совпадают с ядрами — и это создаёт погрешность при построении небесных карт. Исправив эти координаты, можно повысить точность навигации на Земле и сделать GPS, ГЛОНАСС и будущие космические системы ещё надёжнее.