Al analizar los datos del satélite XMM-Newton de la ESA, astrónomos del Observatorio Astronómico de la Universidad Jagellónica de Cracovia, Polonia, y otros lugares, han investigado la variabilidad intradiaria de rayos X de un blazar cercano conocido como Markarian 421. Resultados del estudio, publicados 5 de junio en arXiv.org, podría ayudarnos a comprender mejor la naturaleza de las fuentes de rayos X de alta energía.
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.
Según 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.
A una distancia de unos 134 millones de años luz, Markarian 421 (o Mrk 421 para abreviar) es uno de los blazares más cercanos a la Tierra. Las observaciones anteriores de Mrk 421 lo clasificaron como BL Lac debido a su espectro óptico sin características, emisión de radio compacta, flujos fuertemente polarizados y variables en bandas ópticas y de radio. El blazar alberga un SMBH central con una masa estimada entre 200 y 900 millones de masas solares.
Mrk 421 también se clasifica como un blazar de pico de alta energía (HBL) dado que su pico de sincrotrón en la distribución de energía espectral (SED) se encontró en energías de rayos X superiores a 0,1 keV. Esto, junto con su espectro no térmico sin rasgos distintivos, convierte al Mrk 421 en un buen candidato para estudiar el flujo intradiario y las variaciones espectrales a lo largo del tiempo. Entonces, un equipo de astrónomos dirigido por Angel Priyana Noel analizó sus observaciones de rayos X que abarcan 17 años.
«Utilizamos datos de archivos públicos de 25 observaciones puntiagudas de Mrk 421 con un instrumento EPIC-pn a bordo de XMM-Newton realizadas en un período de 17 años (2000-2017) para el análisis del flujo y las variaciones espectrales en IDV [variabilidad intradía ] escalas de tiempo y estudiar la emisión de rayos X que tentativamente se espera que se genere en el chorro cerca del agujero negro central del blazar», explicaron los investigadores.
En general, los datos EPIC-pn disponibles permitieron al equipo realizar análisis de variabilidad de flujo, variabilidad espectral y estudios de correlación cruzada de bandas de rayos X blandas y duras de Mrk 421 en escalas de tiempo IDV. Para todas las observaciones de rayos X puntiagudas, inspeccionaron las curvas de luz en las bandas de energía blanda (0,3–2,0 keV), dura (2,0–10,0 keV) y total (0,3–10,0 keV).
El estudio encontró que la variabilidad fraccional muestra una clara evidencia de IDV de gran amplitud en 23 de las 25 observaciones puntuales en todas las bandas de rayos X consideradas. Se estimó que el ciclo de trabajo del IDV era del 96 %; sin embargo, también se identificó cierto nivel de variabilidad en todos los datos.
Además, los resultados sugieren que la amplitud de la variabilidad fraccional depende del rango de energía de rayos X estudiado y siempre es mayor en la banda dura que en la banda blanda. Las escalas de tiempo de variabilidad mínima ponderada de energía total para todas las observaciones puntuales ocurren en el rango de 1030 a 1059 segundos.
Los investigadores también identificaron lapsos de tiempo entre las bandas de energía suave y dura, pero no revelaron ningún patrón constante. Agregaron que la ocurrencia de grandes retrasos en fotones suaves o duros está moderadamente relacionada con el grado de variabilidad del flujo.
