Czarne dziury w galaktykach aktywnych potrafią nie tylko pochłaniać materię, ale także wyrzucać ją z prędkościami relatywistycznymi w postaci dżetów, niczym wielkie kosmiczne fontanny. Część relatywistycznych dżetów jest przypadkowo skierowana w naszą stronę, obserwujemy wówczas promieniowanie dżetów wielokrotnie wzmocnione.
Obiekty takie nazywane są blazarami, charakteryzują się one gwałtowną zmiennością i bardzo szerokim nietermicznym promieniowaniem rozciągającym się od zakresu radiowego aż po gamma. Choć blazary są źródłami nieprzewidywalnymi, istnieje wśród nich pewien systematyczny porządek zwany sekwencją blazarową: dżety o dużych mocach produkują promieniowanie obserwowane na niższych częstościach, co wskazuje na niższe energie uzyskane przez emitujące cząstki.
Od dawna wiadomo, że promieniowanie optyczne blazarów jest silnie spolaryzowane.Spodziewano się, że obserwacje polarymetryczne blazarów dostarczą kluczowych wskazówek na temat mechanizmu przyspieszania cząstek w relatywistycznych dżetach. Dlatego poczyniono wiele wysiłku w organizację polarymetrycznych obserwacji blazarów. Niestety, zachowanie blazarów w świetle spolaryzowanym jest jeszcze bardziej chaotyczne, na dodatek słabo koreluje się z zachowaniem w świetle niespolaryzowanym.Do niedawna jedynym w miarę solidnym wynikiem obserwacji polarymetrycznych był potencjalny związek pomiędzy rozbłyskami optycznymi/gamma a rotacją wektora polaryzacji optycznej.
Grupa japońskich badaczy skupiona wokół Uniwersytetu w Hiroshimie prowadzi systematyczne polarymetryczne obserwacje blazarów teleskopem KANATA od roku 2008. Równolegle, blazary są jednym z głównych celów kosmicznego teleskopu Fermi, który dostarcza znakomitych danych w zakresie gamma. Systematyczna analiza zebranych danych wykazała nieznaną wcześniej systematyczną różnicę między grupami blazarów: maksymalny stopień polaryzacji optycznej mierzony indywidualnie dla każdego blazara jest pozytywnie skorelowany z jego średnią jasnością gamma. Maksymalny stopień polaryzacji jest bardzo prostą statystyką dla dowolnego zestawu obserwacji, a jednak użycie np. średnego stopnia polaryzacji nie daje odpowiednio dobrej korelacji. W przybliżeniu można powiedzieć, że najjaśniejsze blazary wykazują polaryzację optyczną do 40%, a
najsłabsze blazary tylko do 10%.
Ten wynik obserwacyjny może wskazywać na fundamentalną różnicę w strukturze pól magnetycznych pomiędzy relatywistycznymi dżetami o dużej i małej mocy (bardziej uporządkowane pola w mocnych dżetach), ale może też być efektem różnych rozkładów energii emitujących cząstek (w jasnych blazarach promieniowanie optyczne próbkuje elektrony z wysokiego końca rozkładu energii). Kluczowe dla wyjaśnienia tej zagadki mogą się okazać obsewacje polarymetryczne w zakresie rentgenowskim, na które astronomowie czekają od 40 lat.
Krzysztof Nalewajko z CAMK jest współautorem pracy "Systematic Study of Gamma-ray bright Blazars with Optical Polarization and Gamma-ray Variability", odpowiedzialnym za dyskusję teoretyczną uzyskanych wyników. Praca będzie opublikowana w The Astrophysical Journal.
Należy zaznaczyć, że podobne wyniki uzyskali niezależnie członkowie konkurencyjnego zespołu RoboPol (Angelakis et al. 2016, arXiv:1609.00640).
Rysunek pokazuje zależności pomiędzy różnymi parametrami mierzonymi dla dużej próbki blazarówna podstawie obserwacji teleskopami KANATA i Fermi. W szczególności chcielibyśmy zwrócić uwagę na dolny środkowy panel, gdzie pokazana jest zależność między maksymalnym stopniem polaryzacji optycznej a średnią jasnością gamma.
