На основе многочастотных измерений на телескопе РАТАН-600 радиоизлучения квазара 2005+403, наблюдаемого сквозь тепловую плазму в газопылевой области Лебедь X в межзвездной среде Млечного пути зарегистрированы редкие события экстремального рассеяния (ЭР) радиопотока источника. Впервые на кривых блеска в 2011, 2015 и 2020 годах были обнаружены три характерные изменения плотности потока квазара. Эти события на частотах 4.8, 8.2 и 11.2 ГГц аппроксимированы численной моделью рассеивающей линзы, в результате определены следующие физические величины: средний угловой и линейный размер линзы: 0.3 ± 0.1 миллисекунд дуги, то есть 0.6±0.1 а.е., собственное движение линзы 8.3 ± 0.7 миллисекунд дуги в год, и поперечная скорость движения линзы 70 ± 6 км/с (расстояние до линз 1.8 кпк). Плотность тепловых электронов на луче зрения составила 1200 ± 120 см³ и масса каждой линзы равна (0.8 ± 0.4) 10⁻¹⁵ M_⊙. Принципиально важно, что восстановлен собственный (до рассеяния) угловой размер квазара 2005+403, равный 1.57 ± 0.14, 0.95 ± 0,08 и 0.68 ± 0.04 миллисекунд дуги на частотах 4.8, 8 и 11.2 ГГц соответственно. По результатам мониторинга квазара в 2015-2016 гг. впервые показано, что шесть рассеивающих линз одна за другой пересекали луч зрения на квазар. Мы лучше понимаем изменчивую пространственную структуру МЗС на малых масштабах и свойства изображений микроквазаров и квазаров, видимых сквозь тепловую плазму Галактики.

Рис. 1. Кривые блеска квазара 2005+40 на четырех частотах c 2005 по 2026 годы.

    На рисунке 1 приведены кривые блеска квазара 2005+40 c 2005 по 2026 годы, измеренные на радиотелескопе РАТАН-600 на нескольких частотах. Эти данные представляют собой часть уникального материала по мониторингу яркого радиоисточника, надежно измеренного на частотах от 2.3 до 30 ГГц за почти 20 лет. Для сравнения приведена кривая блеска источника на 225 ГГц по измерениям на SMA (США). Несомненно существует высокая корреляция вариаций радиопотока источника от 5 ГГц до 225 ГГц. Есть все основания считать, что за двадцать лет источник изменил радиосвойства от характерных для FSRS (источников с плоским спектром), к источнику с пиком на 10 ГГц (HPS) и до источника с пиком потока на 2 ГГц (GPS).

Рис. 2. Верхняя панель - кривые блеска, измеренные на РАТАН-600 на трех частотах. Ниже выделены события ЭР в 2011, 2015 и 2020 годах.

    Мы исследовали кривые блеска источника, измеренные на частотах 4.7/4.8, 7.7/8.2 и 11.2 ГГц, чтобы найти признаки рассеяния радиоволн. Эти кривые блеска показывают временную задержку, зависящую от частоты, вызванную непрозрачностью синхротрона: корреляционный анализ zDCF показывает, что на частоте 11.2 ГГц происходят колебания примерно на 2 месяца раньше, чем при частоте 7.7/8.2 ГГц, и примерно на 6 месяцев раньше, чем при частоте 4.7/4.8 ГГц. Задержка в 3,7 месяца соответствует колебаниям кривой блеска на частоте 7.7/8.2 ГГц приводят к изменениям на частоте 4.7/4.8 ГГц.

    Установлено, что кривые блеска РАТАН-600 характеризуются переменностью в широком диапазоне временных масштабов (от дней до лет). Самая длинная составляет около семи лет и четко прослеживается на всех частотах. Причина долгосрочной изменчивости может быть вызвана изменением доплеровского усиления, например, за счет прецессии струйного выброса. Модуляции, наблюдаемые в течение более короткие временные интервалы (1,5 года или менее), скорее всего, связаны с эффектами распространения. Необычные высокоамплитудные колебания плотности потока с временным масштабом в 1,36 года были обнаружены только на кривой блеска РАТАН-600 4,7/4,8 ГГц до 2018 года, которые исчезли после 2018 года и снова появились после 2020.

Рис. 3. Изображения квазара 2005+40 на частоте 15 ГГц, измеренное на интерферометре VLBA 24 июня 2011 года.

    Изображение квазара 2005+40 на частоте 15 ГГц, измеренное на интерферометре VLBA (США) 24 июня 2011 г., измеренное в рамках программы MOJAVE на частоте 15 ГГц — по счастливой случайности оно совпало с правой каустикой экстремального рассеяния, обнаруженного на кривой блеска РАТАН-600 на частоте 11.2 ГГц, что свидетельствует о формировании вторичного изображения. В этот конкретный период наиболее яркой особенностью был самый внутренняя компонента струи, а не само ядро. С помощью структурного моделирования наблюдаемого распределения яркости мы нашли довольно убедительные доказательства того, что как в ядре, так и в самом внутреннем элементе струи наблюдается рассеяние с преобладанием рефракции.

Рис. 4. Выделенные на кривых блеска квазара 2005+40 события ЭР (точки) и модельные аппроксимации этих событий (голубые кривые).

    Были выделены события экстремального рассеяния (ЭР) радиоизлучения квазара 2005+40. Модельные кривые блеска имеют характерные картины падения потока на всех частотах без сдвига по времени, что однозначно связано с особенностями распространения радиоволн в рассеивающей среде. По обе стороны от моментов ЭР образуются «каустики» — уярчения потока, свойства которых определяются соотношением свойств рассеивающей линзы и самого источника (квазара).

Опубликовано:
Koryukova T. A., Trushkin S. A., Pashchenko I. N., Pushkarev A. B. Probing plasma scattering screens towards the quasar 2005 + 403 with long-term RATAN-600 observations, 2025, NRAS, V.542, Iss.4, pp. 2733-2751