Immagine impilata a 43 GHz di 3C 84, con le principali regioni di emissione etichettate. Il movimento rilevato nelle due corsie risulta essere potenzialmente associato a razzi di raggi gamma. Credito:Hodgson et al., 2021.
Un team internazionale di astronomi ha condotto uno studio cinematico dettagliato di una radiogalassia nota come 3C 84. La ricerca getta più luce sulle proprietà di questa sorgente e sulla sua connessione con l'emissione di raggi gamma. Lo studio è stato dettagliato in un documento pubblicato il 7 aprile sul repository pre-print di arXiv.
Le radiogalassie emettono enormi quantità di onde radio dai loro nuclei centrali. I buchi neri al centro di queste galassie accumulano gas e polvere, generando getti ad alta energia visibili nelle lunghezze d'onda radio, che accelerano le particelle caricate elettricamente ad alte velocità.
Gli astronomi sono particolarmente interessati allo studio delle radiogalassie luminose disallineate di raggi gamma in quanto possono fornire un'opportunità unica per sondare i siti che emettono alta energia e i processi di accelerazione delle particelle. Queste sorgenti sono osservate fuori asse, che consente ai ricercatori di risolvere trasversalmente la struttura a scala fine del getto e di studiarne la connessione
con emissione di raggi gamma.
Situato nell'ammasso di Perseus ad un redshift di 0,018, 3C 84 è la controparte radio della galassia Seyfert di tipo 1.5 NGC 1275 (altra denominazione Perseus A). Dato che 3C 84 è una delle radiogalassie più luminose, la sua morfologia a getto è stata ampiamente studiata in passato. Le osservazioni mostrano che l'attività a getto più recente di questa radiogalassia è iniziata molto probabilmente nel 2005, con un generale aumento della densità di flusso nella sorgente e la creazione di una regione nota come C3, che è stato espulso dalla presunta regione di lancio del jet C1. Inoltre, la fonte ha anche un grande, debole area di emissione quasi stazionaria, doppiato C2, disassato di circa 40 gradi rispetto all'emissione del getto attuale.
Però, sebbene siano stati condotti molti studi di 3C 84 e che è stato rilevato a raggi gamma fino a energie TeV, i processi fisici responsabili dell'emissione di alta energia da questa fonte rimangono poco conosciuti. Così un gruppo di astronomi guidati da Jeffrey A. Hodgson della Sejong University di Seoul, Corea del Sud, ha eseguito un'analisi approfondita della cinematica del getto in 3C 84 tra il 2010 e il 2017.
"In questo documento, presentiamo i risultati del metodo di analisi della segmentazione e valutazione dell'immagine basato su wavelet (WISE) per l'analisi cinematica del jet di 3C 84 utilizzando dati VLBA [Very Long Baseline Array] da 7 mm dal 2010 al 2017, e l'ho confrontato con le mappe CLEAN, " hanno spiegato i ricercatori.
Lo studio mostra che la struttura radio di 3C 84 è dominata da elementi in movimento lento sia nelle corsie orientali che occidentali del jet. Il getto stesso sembra aver accelerato alle sue massime velocità leggermente relativistiche entro un raggio pari a 125, 000 volte i raggi gravitazionali del punto di lancio del getto, e rimane ad una velocità approssimativamente costante per molti altri ancora.
La ricerca ha trovato una velocità massima nel getto di circa il 90% della velocità della luce, portando ad un fattore di Lorentz minimo di circa 1,35. I dati indicano che i bagliori di raggi gamma si osservano quando le regioni in movimento più veloce interagiscono con le regioni in movimento più lento di 3C 84.
Per di più, le osservazioni hanno rilevato due hotspot in C3 che diventano luminosi e poi si dissolvono verso ovest. Il secondo hotspot ha iniziato a illuminarsi alla fine del 2015, e sembra essere associato a un bagliore di raggi gamma particolarmente grande.
Tutto sommato, i risultati hanno permesso agli astronomi di trarre alcune conclusioni sull'emissione di raggi gamma dalla sorgente studiata.
"Il nostro studio indica che i raggi gamma sono prodotti sia nelle corsie orientali che occidentali del jet. Abbiamo discusso della possibilità che i bagliori di raggi gamma vengano prodotti tramite mini-jet e turbolenza indotti dalla riconnessione magnetica. Inoltre, troviamo la prova che potrebbe esserci un eccesso di energia magnetica o gradienti nella pressione e nel mezzo ambientale, " scrivono gli autori del saggio.
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