Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В первый год проекта группа сфокусировала свою работу на сборе обширного и высококачественного наблюдательного материала, необходимого для более глубокого понимания природы экстремально-яркого излучения выбросов из активных ядер галактик. Нами выполнена пост-корреляционная обработка и анализ всех данных (более 3000 сеансов) обзора ядер активных галактик на наземно-космическом интерферометре Радиоастрон. При этом значительное внимание мы уделили вопросу того, что можно сказать об излучении галактик, если сигнал на самой большой наземно-космической базе не обнаружен. Созданный нами по результатам обработки экспериментальных данных уникальный каталог коррелированных потоков и их верхних пределов послужит основой для многих работ, исследующих сверхкомпактную структуру джетов. Межзвездная среда влияет на наблюдаемое излучение от компактных областей джетов не только через уширение, но и через формирование сверхкомпактной структуры в наблюдаемом изображении. Эта так называемая субструктура рассеяния, недавно впервые обнаруженная нами для активных ядер галактик в данных Радиоастрона, может существенно влиять на результаты наземно-космических измерений. Для учёта этого эффекта на основании массовых многочастотных наблюдений ядер активных галактик методом радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ) нами была построена детальная карта распределения по небу рассеивающих свойств Галактики. Наблюдаемое в радиодиапазоне синхротронное излучение генерируется высокоэнергетичными частицами (электронами/позитронами или протонами) в магнитном поле выброса. Изучение яркостной температуры ядер по данным VLBA измерений позволило определить условия для плотности энергии магнитного поля и частиц в них. Исследование линейной поляризации излучения позволяет изучать геометрию и степень упорядоченность магнитного поля. Анализ многоэпоховых РСДБ-данных на 15 ГГц для выборки более 400 ядер галактик позволил получить уникальные для исследования магнитных полей джетов данные - усредненные по многим эпохам наблюдений карты величины и направления линейной поляризации. Из-за возросшей при этом в несколько раз чувствительности появилась возможность изучать более слабое протяженное излучения джета и стабильную компоненту его магнитного поля. Полученные данные будут использованы для дальнейшего анализа и моделирования. Ранние одноэпоховые и единичные усредненные по нескольким эпохам наблюдений РСДБ-карты джетов зачастую обнаруживали возрастание степени линейной поляризации к краям выбросов. Обычно это интерпретируется упорядочиванием магнитного поля у границы выброса при “вытягивании” поля из-за взаимодействия джета с внешней средой или спиральным глобальным магнитным полем струи. Разработанный нами для оценки неопределенности усредненных по эпохам РСДБ-карт метод Монте-Карло симуляций привел к обнаружено похожего эффекта, вызванного эффектами картографирования. Это оказалось возможным благодаря значительному размеру исследуемой выборки источников и достигнутой усреднением высокой чувствительности, позволяющей сфокусироваться на исследовании систематической составляющей неопределенности. Результаты поляризационных РСДБ измерений будут исследоваться нами при полном учете систематики, что позволит получить значимые выводы о структуре магнитного поля джетов на парсековых масштабах. Фарадеевское вращение плоскости поляризации может, с одной стороны, существенно искажать наблюдаемую поляризационную картину, а с другой - предоставляет возможность оценить величину магнитного поля, взвешенную за тепловую плазму, окружающую джеты активных галактик. Для детального изучения этого эффекта и его возможной переменности проведена серия РСДБ-наблюдений выборки 25 ярких блазаров на трёх частотах (15, 22 и 43 ГГц) на системе апертурного синтеза VLBA с частотой измерений один раз в месяц. Наблюдения проведены с максимально возможной шириной регистрируемой полосы, что гарантирует высокую чувствительность и позволяет провести анализ эффекта в относительно слабых протяженных областях джетов. В дополнение к накоплению уникального наблюдательного материала группа также развивает теоретические модели для его интерпретации. Для анализа поляризационных данных нами впервые предложена модель, в которой движение излучающей плазмы происходит вдоль спиральной траектории. Такое представление отражает недавние результаты исследований кинематики деталей и формы парсековых джетов АЯГ и может быть описано моделью, в которой локальная ось джета формирует винтовую линию на поверхности воображаемого конуса. Проведенное моделирование показывает, что наблюдаемые данные могут быть воспроизведены как моделью с винтовым магнитным полем, так и структурой поля типа “канал-оболочка”. В дальнейшем подход будет расширен за счет рассмотрения того, как наблюдаемая картина меняется с расстоянием вдоль струи.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Во второй год выполнения проекта группа не только продолжила накопление и обработку наблюдательного материала, но и провела как анализ полученных ранее наблюдательных результатов, так и их теоретическую интерпретацию в рамках разработанных нами моделей. По уникальным данным наземно-космического интерферометра Радиоастрон проведена оценка угловых размеров и яркостных температур нескольких сотен ядер активных галактик. При этом были учтены рассеивающие свойства нашей Галактики, исследованные нами на основании многочастотных радиоинтерферометрических наблюдений нескольких тысяч квазаров. Полученные результаты будут использованы для выяснения причин наблюдаемой у некоторых квазаров высокой яркости. При этом, нами будет уточнена амплитудная калибровка данных, что стало возможным в результате проведенного исследования систематических эффектов калибровки космического радиотелескопа. Анализ усредненных за четверть века изображений более чем 400 квазаров выявил характерные распределения поляризованного излучения. Этот уникальный наблюдательный материал позволил исследовать крупномасштабную структуру магнитного поля в струях квазаров, недоступную при анализе одноэпоховых данных. Прежде всего, надежно установлено систематическое возрастание степени линейной поляризации вдоль струи и к её краям. Нами были выявлены характерные распределения поляризованного излучения в струях, которые были теоретически исследованы в рамках модели винтового джета. Несмотря на то, что форма теоретически предсказываемых профилей поляризации оказалась зависящей сложным образом от геометрических и кинематических параметров струи, нами установлена связь между некоторыми характерными паттернами на картах поляризации и параметрами модели. В частности, мы обнаружили, что зачастую наблюдаемое на осредненных картах U-образное поперечное распределение поляризации, не объясняемое в рамках распространенной модели спирального магнитного поля, естественным образом возникает в модели “канал-оболочка”. Нами также обработаны полученные ранее многоэпоховые наблюдения 25 блазаров на частотах 15, 22 и 43 ГГц с максимально возможной шириной регистрируемой полосы. Анализ карт Фарадеевского вращения позволит еще более детально исследовать магнитное поле в струе и окружающей её оболочке с тепловой плазмой. Взаимодействие струи с такой оболочкой возможно и приводит к формированию структуры магнитного поля типа “канал - оболочка”, которая, в свою очередь, позволяет объяснить нетипичные для стандартной модели спирального магнитного поля паттерны поляризации струй.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В заключительный год выполнения проекта группа успешно завершила работу над созданием каталога обзора яркостных температур активных ядер галактик - одного из основных результатов космической миссии РадиоАстрон. Были учтены систематические эффекты, связанные с калибровкой космического радиотелескопа. Полученные результаты и их связь с основными наблюдательными свойствами струй позволили сделать сразу несколько выводов о природе открытых сверхвысоких яркостей. Во-первых, эффект действительно характеризует физику струй и не связан с влиянием эффектов распространения излучения. Во-вторых, эффект обусловлен переменностью, причем ключевую роль играет доплеровское усиление, которое не только фокусирует излучение отдельных компонент структуры струи, связанных со вспышечной активностью, но и, по-видимому, играет важнейшую роль в недавно открытом сигнале нейтрино сверхвысоких энергий, детектируемых от некоторых блазаров. Это, в свою очередь, не исключает протонный механизм генерации яркостей, превышающих комптоновский предел для излучающих электронов. Дальнейшие многоволновые наблюдения, в том числе на инструментах нового поколения, смогут проверить данную возможность с учетом полученных нами результатов. В результате исследования рассеивающих свойств межзвездной среды, необходимых для интерпретации результатов обзора яркостных температур, нами было обнаружено несколько объектов, демонстрирующих редкое явление формирования множественных изображений квазара, вызванное рефракционно-доминированным рассеянием в межзвездной среде Галактики. При этом на кривой блеска одного из объектов обнаружены характерные изменения яркости, связанные с событием экстремального рассеяния, которое вызвано прохождением плазменной линзы через луч зрения на источник. Проведенный модельный анализ этого события позволил определить основные физические свойства рассеивающего экрана. Если экстремальные яркости в струях связаны с существенно нестационарными процессами, то «портрет» струи в линейной поляризации, в большей мере, определяется крупномасштабной, стабильной компонентной спирального магнитного поля, а для некоторых объектов - наличием оболочки струи. Этот результат получен нами в результате (i) анализа данных наиболее масштабного на сегодняшний день четвертьвекового поляризационно-чувствительного мониторинга струй на системе апертурного синтеза на частоте 15 ГГц и (ii) теоретического моделирования поляризационной картины от релятивистских ударных волн. Благодаря высокой чувствительности усредненных одноэпоховых карт и возможности “просветить” всю структуру струи, используя многие эпохи наблюдений для увеличения экспозиции “снимка” и визуализации полного “портрета” источника, мы обнаружили качественно новую картину поляризации, интерпретация которой в рамках простых моделей магнитного поля оказывается затруднительной. Анализ полученных карт распределения фарадеевской меры вращения для выборки из 25 струй на частотах 15, 22 и 43 ГГц обнаруживает для ряда объектов поперечные выбросу значимые градиенты меры вращения. Это является сильным указанием на спиральный характер магнитного поля выброса, что впрямую согласуется с соответствующими распределениями линейной поляризации, которые наиболее полно были визуализированы нами на усредненных 15 ГГц картах.