Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Научная группа успешно продолжает изучение эффекта сдвига положения радиоядра в активных галактиках в зависимости от длины волны наблюдений. При этом мы продолжаем исследовать природу открытых в результате предыдущей работы в рамках гранта значимых сдвигов между радио (РСДБ) и оптическим (Gaia) положением активных галактик. В работе мы продолжаем использовать зарекомендовавший себя ранее подход, включающий комбинирование сразу нескольких методов: рассмотрение большого числа объектов для получение статистических выводов; уникальные наблюдения отдельных объектов для детального исследования их свойств; разработка и использование новых методов для анализа данных и, наконец, расширение наблюдательного материала. Ранее мы предсказывали, что сдвиги между радио и оптическим положением активных галактик вдоль направления выброса обусловлены доминирующим вкладом оптического излучения выброса. Если это так, то объекты с преобладающим вкладом оптического синхротронного излучения джета должны демонстрировать бОльшую степень интегральной оптической линейной поляризации, чем объекты со сдвигами в противоположном направлении. Последние, согласно нашей интерпретации, вызваны вкладом оптического излучения аккреционного диска, а значит, должны обладать меньшей степенью оптической поляризации его теплового излучения. Проведенный нами анализ выборки квазаров с использованием наземных поляризационных данных в оптическом диапазоне полностью подтвердил эти предсказания! Более того, как оказалось, распределение направления поляризации относительно направления выброса для сдвигов имеет значимый пик в нуле градусов. То есть, оптические данные позволяют исследовать структуру выбросов. Это, совместно с обнаруженной нами ранее связью сдвигов “радио-оптика” и оптических цветов активных галактик, делает такие сдвиги еще более привлекательным и перспективным инструментом для массового анализа системы “диск-джет” в этих объектах. С практической же точки зрения такие сдвиги необходимо учитывать для увеличения точности сличения инерциальных систем отсчета, построенных в радио и оптическом диапазонах. Предложенный нами ранее метод исследования РСДБ-структуры выбросов путем подгонки модели неоднородного джета в области пространственных частот, как оказалось, позволяет не только оценить физические параметры в джете. Именно эта модель изначально позволила объяснить наблюдаемый в радиоджетах эффект сдвига ядра, являющийся предметом нашего интереса в Проекте. Являясь более точной моделью, чем обычно используемые наборы гауссовых функций, предложенный метод позволяет обнаруживать тонкие детали структуры, ранее являвшиеся недоступными для наблюдения и анализа. Так, на фоне модельного неоднородного выброса нам удалось обнаружить ранее незамеченный в используемых для анализа данных радиогалактики NGC 315 компонент в области контр-джета - “контр-ядро”. Зависимость его свойств от частоты позволяет связать этот компонент с резким градиентом внешней плотности вблизи СЧД (r~0.1 пк), что совпадает с характерным размером области формирования широких эмиссионных линий, наблюдаемых в этом объекте в поляризованном свете в оптическом диапазоне. “Внешняя” природа непрозрачности, формирующей “контр-ядро”, в свою очередь, позволяет получить оценку на скорость течения плазмы выброса (> 0.7c) в этой области. Анализ невязок между данными и моделью “неоднородный выброс + контр-ядро”, а также постериорная предиктивная проверка подогнанной байесовской модели свидетельствуют о том, что коническая форма выброса является адекватным описанием геометрии истечения для используемых данных (8.1 - 15.4 ГГц). Этот вывод подтверждается полученными значениями физических параметров выброса. Так, замагниченность течения оказывается близка к 1, что предсказывается теорией для разогнанных в фазе параболического истечения выбросов, перешедших в стадию конического течения с примерно постоянной скоростью. Группа не только использует новые методы для анализа уже имеющихся данных, но и работает над получением нового обширного наблюдательного материала. Так, уже ведутся квази-одновременные РСДБ-наблюдения на 2 и 8 ГГц для одной тысячи РСДБ-Gaia квазаров на системе апертурного синтеза VLBA в рамках нашей заявки, получившей высший приоритет. Проводится обработка первых данных этих наблюдений, а также наблюдений около двух сотен ярких активных галактик с разрешенными струями выборки MOJAVE-II на 1.4, 2 и 5 ГГц для дальнейшего анализа по измерению частотно-зависимого сдвига положения РСДБ-ядра и определения его направления по отношению ко внутреннему выбросу. Отдельного внимания заслуживает анализ двухчастотных РСДБ-данных радиогалактики M87 (Дева А). И не только из-за объекта исследования, ставшего самым узнаваемым представителем активных галактик благодаря своей относительной близости, но и из-за рекордного динамического диапазона, достигнутого нами (~20 000:1). Обработка таких глубоких наблюдений особенно сложна и требует многочисленных проверок полученного результата из-за возможного значительного влияния инструментальных эффектов. Используя симуляции, мы подтвердили значимость обнаруженного эффекта уплощения спектра излучения релятивистских частиц в центральном канале струи. В то же время, наш анализ показал, что уплощение спектра на краях выброса может быть связано с различным заполнением плоскости пространственных частот (т.е. эффективным разрешением) при синтезе изображений на двух различных частотах.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Научная группа заканчивает работу над проектом, обработав в последний год его выполнения новый обширный наблюдательный материал и получив результаты, которые будут иметь широкое дальнейшее развитие. Нами были проведены и обработаны квази-одновременные РСДБ-наблюдения на 2 и 8 ГГц для одной тысячи РСДБ-Gaia квазаров, проведенных на системе апертурного синтеза VLBA в рамках нашей заявки. Их анализ позволил получить самые массовые измерения частотных сдвигов ядер активных галактик. Этот огромный наблюдательный материал позволит детальнее исследовать открытые нами ранее сдвиги ядер между радио-оптикой (РСДБ-Gaia), оценить несонаправленность выбросов в радио между суб-пк, пк и кпк масштабами, а также его связь с геометрией струи. Проведены измерения и анализ частотно-зависимых сдвигов положения РСДБ-ядра в 142 объектах выборки MOJAVE-II методом двумерной кросс-корреляции оптически-тонких областей выбросов, используя изображения, восстановленные на разных частотах (5, 2 и 1.4 ГГц) с одинаковым размером диаграммы направленности, полем зрения и размером пикселя. Получены оценки величины напряженности магнитного поля в РСДБ-ядре и на расстоянии 1 пк от истинного начала джета. Построены двухчастотные карты распределения спектрального индекса, характеризующего распределение излучающих частиц по энергиям, совмещая изображения по областям с оптическим-тонким режимом синхротронного излучения, положения которых ахроматичны. Кроме массовых исследований значительных выборок АЯГ, мы уделили внимание отдельным интересным объектам. Радиогалактика M87 является, пожалуй, самым популярным и детально исследованным АЯГ на сегодняшний день и, казалось бы, сложно обнаружить что-то ранее неизвестное об этом объекте. Тем не менее, на основе уникальных высокочувствительных РСДБ-данных на 8 и 15 ГГц получена самая детальная карта спектрального индекса радиовыброса этого объекта на масштабах парсек, впервые детально демонстрирующая наличие как минимум трёх компонент в поперечнике, связанных с центральным каналом и оболочкой. Уплощение спектра в этих областях свидетельствует о значительной стратификации плазмы в струе М87. Проведенный нами учет Фарадеевского вращения, позволил восстановить картину линейной поляризации излучения, которая согласуется с ожидаемой в рамках МГД-теории структурой магнитного поля. Проведен анализ многочастотных многоэпоховых наблюдений квазара 0528-279 - представителя класса объектов с пиком в радиоспектре на частотах порядка 1 ГГц. Источник является уникальным в своем классе из-за быстрой переменности амплиуды этого пика, что нехарактерно для подобных объектов из-за значительных размеров излучающих в пиковых частотах компонент структуры. Проведенный анализ позволяет сделать вывод о том, что причиной переменности является высокая величина доплеровского усиления излучения частиц, ускоренных на ударной волне в релятивистской плазме, сформировавшейся при ударе о плотное облако среды, окружающей джет. Реускорение частиц в этой ударной волне приводит к неожиданно большой величине напряженности магнитного поля на большой удалении от центральной машины. Оценка физических параметров выбросов в активных галактиках обычно происходит опосредованно - на основе моделирования их структуры набором Гауссовых компонент. Ранее мы показали, что физическая модель выброса может быть использована для оценки параметров напрямую - сравнением с многочастотными РСДБ-данными. Мы обобщили использованную нами ранее модель релятивистского неоднородного в продольном направлении выброса на течения с поперечной стратификацией. Полученные в рамках гранта наблюдательные результаты по значительной стратификации радиовыброса M87 оказались как нельзя кстати и были использованы нами для интерпретации в рамках обобщенной модели. Оказалось, что эффект уплощения спектра, связанный с наличием нижнего предела излучающих частиц по энергиям более адекватно описывает центральную структуру с плоским спектром, чем эффект синхротронного самопоглощения. В то же время стало понятно, что для полного описания всего многообразия наблюдательной информации (включая линейную поляризацию) необходимо дальнейшее обобщение модели на случай глобальных магнитных полей. Нам удалось также решить некоторые дополнительные задачи по теме гранта, не запланированные изначально в рамках заявки. Упомянем ниже одну из них, результаты которой отобраны для включения в доклад РАН о достижениях 2020 года. Определение источников астрофизических нейтрино и изучение механизмов их образования крайне важно для понимания высокоэнергетичных процессов во Вселенной. Используя данные нейтринного телескопа IceCube, наблюдения на международных радиоинтерферометрических сетях и на российском РАТАН-600 САО РАН обнаружено, что нейтрино высоких энергий рождаются в центральных областях ярких блазаров, то есть активных галактик со струями, направленными на нас. Протоны ускоряются вдоль джетов, рожденные ими нейтрино летят в том же направлении. Поэтому на Земле регистрируются нейтрино именно от блазаров. Моменты прихода нейтрино совпадают с мощными вспышками синхротронного излучения в компактных джетах этих объектах в пределах центральных нескольких парсек.