Блазары — это одни из самых ярких и переменных объектов во Вселенной. Они представляют собой активные галактики, в центре которых находится сверхмассивная чёрная дыра. Из областей вблизи чёрной дыры вырываются узкие струи вещества, движущиеся почти со скоростью света — релятивистские джеты. Если такая струя направлена в сторону Земли, объект выглядит особенно ярким и наблюдается как блазар. Именно этим объясняется высокая переменность излучения блазаров во всём диапазоне электромагнитного спектра — от радиоволн до гамма-лучей.

Рис. 1. Сверхмассивная двойная чёрная дыра в представлении художника. © 2026 Чмырева Е. / САО РАН

    Одной из важных особенностей некоторых блазаров является наличие повторяющихся изменений яркости. Такие квазипериодические колебания могут происходить на масштабах от месяцев до многих лет. Возможные причины подобной регулярности связаны либо с наличием системы из двух сверхмассивных чёрных дыр (Рис. 1), вращающихся друг вокруг друга, либо с медленным изменением направления релятивистской струи, либо со сложной внутренней структурой струи вблизи её основания. Для понимания природы этих процессов необходимо сопоставлять данные наблюдений в разных диапазонах спектра — от γ-лучей до радиоволн.

    Блазар Ton 599 относится к числу ярких радиоквазаров с плоским спектром и известен мощными вспышками, в том числе в гамма-диапазоне высоких энергий. В предыдущих работах в его излучении уже отмечались признаки квазипериодической переменности на масштабах нескольких лет. В нашем исследовании был проведён анализ его поведения на основе данных наблюдений на отечественных радио и оптических телескопах, таких как, РАТАН-600 и Цейсс-1000 (САО РАН), РТ-22 (КрАО РАН), РТ-32 (ИПА РАН), а также привлечению измерений в гамма-диапазоне космической обсерватории Ферми и субмиллиметровом массиве (Submillimeter Array, SMA) Гавайской обсерватории (Рис. 2). В результате удалось исследовать многоволновое поведение Ton 599 на интервале времени 30-40 лет — 1983-2025 гг.

Рис. 2. Многоволновая кривая блеска Ton 599 (1997-2025).

    Анализ показал, что изменения яркости в разных диапазонах тесно связаны между собой, а излучение на больших длинах волн запаздывает по отношению к более коротковолновому, и задержка может достигать одного года. Такая картина указывает на то, что излучение генерируется одной и той же популяцией заряженных частиц, движущихся с околосветовыми скоростями в сильном магнитном поле релятивистской струи.

    Статистическая обработка данных позволила выявить наличие нескольких периодических компонент с характерным временным масштабом переменности — от 1.4 до 7.5 года. Эти значения согласуются с результатами предыдущих исследований, выполненных в отдельных диапазонах энергий. Для интерпретации полученных данных была рассмотрена модель двойной сверхмассивной чёрной дыры в центре Ton 599 c массой 5×10⁸ⵙ (Рис. 3). Расчёты показывают, что наблюдаемая картина хорошо описывается системой с орбитальным периодом порядка 1.2-1.7 года и прецессией струи с периодом около 5.8-7.7 лет (Рис. 4). А более быстрая переменность — на масштабах дней и недель, а также мощные кратковременные вспышки, вероятно, связаны с компактными областями излучения внутри струи, возникающими в зонах ударных волн, где происходит дополнительное ускорение частиц. Таким образом, сложная многоволновая переменность Ton 599, по-видимому, объясняется сочетанием геометрических эффектов, связанных с изменением ориентации струи относительно наблюдателя, и быстрых физических процессов, происходящих в самой струе.

Рис. 3. Схема, иллюстрирующая орбитальное движение струи и прецессию (элементы показаны не в масштабе). Двойная сверхмассивная чёрная дыра показана двумя чёрными точками, струя — красной стрелкой, угол между ней и линией зрения наблюдателя равен θ, угол наклона орбиты относительно наблюдателя равен i, а угол прецессионного конуса равен Ω.

Рис. 4. Предложенная модель (оранжевым) орбитального движения и прецессии струи, реализованная на основе кривой блеска Ton 599 на частоте 5 ГГц.

Опубликовано:
Sotnikova Yu. et al., MNRAS, March 2026, DOI:10.1093/mnras/stag333, arXiv:2603.05894