Uma equipe internacional de astrônomos estudou a emissão de banda larga variável do blazar Markarian 501 de raios gama durante um período de alta atividade de raios-X. A pesquisa, publicado em 21 de janeiro no servidor de pré-impressão arXiv, poderia fornecer uma melhor compreensão dos mecanismos de emissão em blazares.

Os blazares são quasares muito compactos associados a buracos negros supermassivos nos centros de atividade, galáxias elípticas gigantes. Eles pertencem a um grupo maior de galáxias ativas que hospedam núcleos galácticos ativos (AGN), e seus traços característicos são jatos relativísticos apontados quase exatamente para a Terra. Com base em suas propriedades de emissão óptica, os astrônomos dividem os blazares em duas classes:quasares de rádio de espectro plano (FSRQs) que apresentam linhas de emissão óptica proeminentes e amplas, e objetos BL Lacertae (BL Lacs), que não.

Localizado a cerca de 456 milhões de anos-luz de distância, Markarian 501 (ou Mrk 501 para abreviar), é um conhecido blazar de raios gama. Pertence aos objetos BL Lacertae, e seus espectros ópticos são dominados pelo continuum não térmico do jato.

As observações do Mrk 501 conduzidas em 1996 usando o Observatório Whipple mostraram que ele emite raios gama de energia muito alta (VHE) (mais de 100 GeV). Até aqui, é um dos poucos objetos VHE detectáveis ​​com os telescópios atualmente disponíveis em um tempo relativamente curto, mesmo durante os períodos de baixa emissão. Isso torna o Mrk 501 um excelente alvo para monitoramento de comprimentos de onda múltiplos de longo prazo.

Então, um grupo de astrônomos liderados por Josefa Becerra Gonzalez, da Universidade de La Laguna, Espanha, realizou uma extensa campanha observacional multi-instrumento para caracterizar e estudar a evolução temporal da emissão de banda larga do Mrk 501, com foco em julho de 2014, quando a fonte exibiu atividade de raios-X muito alta. Para este propósito, eles empregaram vários telescópios espaciais e observatórios terrestres, incluindo os Telescópios Cherenkov (MAGIC) com imagens gamma atmosféricas principais, Primeiro Telescópio Cherenkov G-APD (FACT), Fermi Gamma-ray Space Telescope e Neil Gehrels Swift Gamma-ray Burst Observatory.

"Apresentamos resultados observacionais e teóricos derivados de dados multi-instrumentos de Mrk 501 coletados durante um período de duas semanas em julho de 2014, quando a atividade de raios-X atingiu seu nível mais alto entre os 14 anos de operação do Observatório Neil Gehrels Swift Gamma-ray Burst, "escreveram os astrônomos no jornal.

Em geral, a emissão VHE do Mrk 501 foi considerada elevada durante a explosão de raios-X de julho de 2014, com um fluxo de raios gama acima de 0,15 TeV. Durante este período de duas semanas, as variações de fluxo no rádio, óptico, e as bandas GeV foram consideradas leves, mas bastante substancial nas bandas de raios-X, e especialmente substancial nas bandas VHE (a variabilidade VHE foi identificada como duas vezes maior que a variabilidade de raios-X).

Um estudo detalhado da evolução temporal da distribuição de energia espectral de banda larga (SED) durante o período de explosão foi realizado. Os resultados mostram que a evolução diária das bandas de raios-X e raios gama poderia ser bem descrita com um modelo de autocompton (SSC) síncrotron de uma zona com variações na energia de quebra da distribuição de energia do elétron (EED), e com alguns ajustes na força do campo magnético e forma espectral do EED.

Levando esses resultados em consideração, os astrônomos concluíram que as variações na emissão de banda larga do blazar estudado podem ser devidas a mudanças na aceleração e resfriamento dos elétrons no modelo de choque em jato.

Além disso, uma feição estreita foi identificada em cerca de 3,0 TeV no espectro de raios gama VHE dos telescópios MAGIC. Os autores do artigo apresentaram alguns cenários que podem explicar a natureza desse recurso, no entanto, mais estudos são necessários para confirmar qual é o mais plausível.

"Investigamos três cenários teóricos que poderiam reproduzi-lo:a) empilhamento na distribuição de energia do elétron devido à aceleração estocástica; b) um jato estruturado com duas regiões emissoras de SSC (relacionadas ou não relacionadas), com uma região dominada por uma distribuição de energia de elétrons extremamente estreita; ec) uma emissão produzida por meio de uma cascata de pares de IC [Compton inverso] induzida por elétrons acelerados em uma lacuna de vácuo magnetosférica, além da emissão de SSC de uma região mais convencional ao longo do jato do Mrk 501, "concluíram os pesquisadores.

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