Гамма-свеча Маркарян 421 сама себя обрезает экспресс
Прожектор светит всё ярче, но на каком-то пределе лампочка вдруг перегорает — и дальше свет не идёт. Нечто похожее увидели астрофизики у далёкого блазара Маркарян 421. Это активная галактика, чья струя раскалённой плазмы (джет) смотрит почти точно на Землю, как луч космического маяка. Телескоп HAWC, расположенный высоко в горах Мексики, непрерывно следил за этим объектом и накопил наблюдения за 2460 пролётов через поле зрения.
В спокойные периоды гамма-излучение от Mrk 421 напоминает ровный шум. Но когда источник входит в режим высокой активности, картина резко меняется. Вместо гладкого спектра, который тянется без конца, появляется чёткий обрыв на энергии примерно 13 ТэВ (тераэлектронвольт). Звук будто внезапно обрывается на одной ноте — и наступает тишина. Учёные проверили: модель с экспоненциальным завалом описывает данные на уровне достоверности 3,8 сигма, что гораздо убедительнее простого степенного закона без обрыва.
Самое интригующее — природа этого обрыва. Обычно гамма-лучи на пути к нам могут терять энергию, сталкиваясь с фотонами внегалактического фонового света (слабого свечения всех звёзд и галактик за историю Вселенной). Но расчёты показали: измеренный завал не совпадает с тем, что ожидалось бы от такого поглощения. Значит, источник сам перестаёт выдавать частицы выше определённой энергии — его внутренний «предохранитель» срабатывает раньше, чем вмешивается межгалактическая среда. Это позволяет наложить верхние пределы на яркость самого фонового света — фундаментальной характеристики космоса, которую трудно измерить напрямую.
Так блазар, словно перегорающая лампочка, не только рассказывает о собственных механизмах, но и помогает увидеть невидимую паутину света, пронизывающую всю Вселенную.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.23107
The blazar Mrk 421 exhibits rapid variability over a wide range of timescales. Spectral differences have been observed during the different emission states of Mrk 421. During the high emission states, tests to constraint the Hubble constant and the photon intensity of Extragalactic Background Light (EBL) can be performed. The HAWC observatory provides an exceptionally long term monitoring of the source at TeV energies. We selected periods of high emission state and low emission state in data with total observation time of 2460 transits from the HAWC observatory using the All-sky Root around in an Unbiased way methodology. We report on evidence of a cutoff in the spectrum of Mrk 421 during high emission states. An Exponential Cutoff Power Law is preferred over a Simple Power Law at a $$3.8\,\sigma$$ level. In the Exponential Cutoff Power Law, the cutoff is found at $$13\pm3~\text{TeV}$$. Using this result, we provide upper limits on the specific intensity of EBL photons. Moreover, the value of the energy cutoff found in our analysis is different from the cutoff expected by the interaction of gamma-rays with EBL photons. This result indicates that the cutoff is intrinsic to the source.
Блазары — это те же квазары, только их джет направлен прямо на нас. Если бы такой луч проходил сквозь нашу галактику, он мог бы стерилизовать планеты на расстоянии сотен световых лет.