Oscilación cuasi-periódica detectada en blazar PKS 0405-385


Al analizar la curva de luz histórica del blazar PKS 0405-385 de la nave espacial Fermi de la NASA, los astrónomos chinos han detectado una oscilación casi periódica de esta fuente. El descubrimiento, presentado en un artículo publicado el 5 de mayo en arXiv.org, podría arrojar más luz sobre la naturaleza y el comportamiento de este blazar.

Los blazars son cuásares muy compactos asociados con agujeros negros supermasivos (SMBH) en los centros de galaxias elípticas gigantes activas. Pertenecen a un grupo más grande de galaxias activas que albergan núcleos galácticos activos (AGN) y son las fuentes de rayos gamma extragalácticos más numerosas. Sus rasgos característicos son chorros relativistas que apuntan casi exactamente hacia la Tierra.

PKS 0405-385: forma de pulso plegado por época a partir del análisis de probabilidad binada de la densidad de flujo con un período de 1022 días. La línea discontinua magenta representa el flujo medio en la curva de luz de rayos gamma. Crédito: Gong et al., 2022.

En función de 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 óptica amplias y prominentes, y objetos BL Lacertae (BL Lacs) que no las presentan.

Cuando la luz de rayos X de los objetos astronómicos parpadea en ciertas frecuencias, el comportamiento se conoce como oscilaciones cuasi periódicas (QPO). Aunque muchas preguntas sobre el fenómeno de los QPO siguen sin respuesta, se cree que ocurren cuando se emiten rayos X cerca del borde interior de un disco de acreción en el que el gas se arremolina sobre un objeto compacto, por ejemplo, una estrella de neutrones o un agujero negro. .

También se han observado QPO en la emisión de rayos gamma de los blazares. Hasta la fecha, se han informado QPO de rayos gamma en más de 20 blazares según los análisis de los datos del Telescopio de área grande (LAT) de Fermi. Dado que la causa de los QPO de rayos gamma aún no está clara, es importante detectar nuevos blazares que muestren estas oscilaciones en el régimen de rayos gamma e investigar dichas fuentes.

Ahora, con base en los datos de LAT, un equipo de astrónomos dirigido por Yunlu Gong de la Universidad de Yunnan en China informa el hallazgo de un comportamiento de cuasi período en la curva de luz de rayos gamma de PKS 0405-385 (también conocido como 4FGL J0407.0- 3826), una FSRQ con un corrimiento al rojo de 1,285.

«Nos ocupamos y analizamos los datos de observación de rayos gamma Fermi-LAT a largo plazo del blazar PKS 0405-385 durante 2008-2021 (~13,2 años), y los resultados indican que un comportamiento cuasi periódico altamente probable de ~2,8 años aparece en toda la curva de luz», escribieron los investigadores en el artículo.

Dado que la cobertura temporal de los rayos gamma de alta energía resultó ser más larga que la de la banda óptica, el equipo adoptó como resultado final la escala temporal periódica de aproximadamente 2,8 años. Se agregó que el comportamiento de QPO detectado debería ser más largo que la duración de la curva de luz de rayos gamma.

Además, los astrónomos realizaron un análisis QPO en la curva de luz de la banda G (entre octubre de 2014 y octubre de 2021) y encontraron que los resultados son consistentes con la detección periódica en rayos gamma. Esto, según los autores del artículo, sugiere que la emisión óptica es radiada por una población de electrones igual que la emisión de rayos gamma.

Tratando de encontrar un posible mecanismo detrás del comportamiento cuasi-periódico observado en PKS 0405-385, el equipo asume que puede ser un movimiento helicoidal dentro del chorro del blazar o por la presencia de un SMBH binario.

«Las modulaciones de flujo similares a QPO podrían estar relacionadas con un escenario geométrico con el movimiento relativista de la emisión mejorada (o manchas) a lo largo de la trayectoria helicoidal de un chorro… también consideramos un sistema binario de agujero negro supermasivo (SMBHB) para explicar las señales temporales periódicas a largo plazo», concluyeron los investigadores.

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