Благодаря полученному беспрецедентно детальному изображению струи вещества, вырывающейся из активного ядра галактики PKS 1424+240, астрономам удалось прояснить загадочную природу её необычайно яркого излучения в гамма-диапазоне и потоков космических нейтрино. Данный объект принадлежит к типу блазаров — галактик, содержащих сверхмассивную чёрную дыру в центре, которая активно поглощает вещество и выбрасывает потоки вещества, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света.
PKS 1424+240, расположенный на расстоянии миллиардов световых лет от Земли, долгое время представлял собой астрономическую загадку. Этот объект являлся наиболее интенсивным источником нейтрино среди блазаров, зафиксированных обсерваторией IceCube, и одновременно демонстрировал излучение в области очень высокоэнергетических гамма-лучей, которое было зафиксировано наземными телескопами, регистрирующими черенковское излучение. Однако радиоизмерения показали, что его джет распространяется на видимых масштабах относительно медленно, что не соответствовало ожиданиям, поскольку столь мощное излучение обычно ассоциировалось с быстро движущимися джетами.
Анализ данных, полученных в результате 15 лет наблюдений на радиоинтерферометре сверхдлинной базы VLBA (Very Long Baseline Array), позволил найти решение этой головоломки. Этот инструмент обеспечивает исключительно высокое угловое разрешение. Совмещённые данные выявили характерную структуру магнитного поля вблизи основания джета. Установлено, что джет PKS 1424+240 практически идеально ориентирован в направлении Земли. В результате релятивистского эффекта – своеобразной «оптической иллюзии», предсказанной теорией относительности – яркость излучения возрастает в 30 и более раз. При этом кажущееся замедление движения джета – также эффект проекции: плазма движется почти со скоростью света, но воспринимается наблюдателю как медленная.
Благодаря точному нацеливанию струи, ученым удалось провести детальное изучение ее внутренней структуры. Исследование поляризованного радиоизлучения выявило, что магнитное поле обладает закрученной, тороидальной конфигурацией. Этот аспект играет важнейшую роль в создании и поддержании узкого потока плазмы, а также в ускорении частиц до уровней энергии, необходимых для образования гамма-лучей и нейтрино.
Юрий Ковалёв, руководитель проекта MuSES в Институте радиоастрономии Макса Планка (Германия), заявил, что решение этой задачи свидетельствует о способности активных ядер галактик, содержащих сверхмассивные чёрные дыры, ускорять не только электроны, но и протоны. Именно протоны являются источником зарегистрированных высокоэнергичных нейтрино. Это представляет собой ключевой элемент в концепции «многослойной» астрономии, в которой объекты исследуются одновременно в различных диапазонах – от радиоволн до нейтрино.
Выполненная работа стала частью масштабной программы MOJAVE, которая с начала 2000-х годов занимается наблюдением за релятивистскими струями активных галактик. Использование метода сверхдлиннобазовой интерферометрии (VLBI), объединяющего радиотелескопы, расположенные в разных точках земного шара, позволяет создать виртуальный инструмент, размеры которого сопоставимы с размерами Земли. Этот метод обеспечивает наилучшее доступное в астрономии разрешение и даёт возможность исследовать мельчайшие элементы удалённых космических ускорителей.