En analysant les données du satellite XMM-Newton de l'ESA, des astronomes de l'Observatoire astronomique de l'Université Jagellonne de Cracovie, en Pologne, et d'ailleurs, ont étudié la variabilité intrajournalière des rayons X d'un blazar proche connu sous le nom de Markarian 421. Les résultats de l'étude, publiés 5 juin sur arXiv.org, pourrait nous aider à mieux comprendre la nature des sources de rayons X de haute énergie.

Les blazars sont des quasars très compacts associés à des trous noirs supermassifs (SMBH) au centre de galaxies elliptiques géantes actives. Elles appartiennent à un groupe plus large de galaxies actives qui hébergent des noyaux galactiques actifs (AGN) et sont les sources de rayons gamma extragalactiques les plus nombreuses. Leurs traits caractéristiques sont des jets relativistes pointés presque exactement vers la Terre.

Sur la base de leurs propriétés d'émission optique, les astronomes divisent les blazars en deux classes :les quasars radio à spectre plat (FSRQ) qui présentent des lignes d'émission optique proéminentes et larges, et les objets BL Lacertae (BL Lacs), qui n'en ont pas.

À une distance d'environ 134 millions d'années-lumière, Markarian 421 (ou Mrk 421 en abrégé) est l'un des blazars les plus proches de la Terre. Les observations précédentes de Mrk 421 l'ont classé comme un BL Lac en raison de son spectre optique sans caractéristiques, de son émission radio compacte, de ses flux fortement polarisés et variables dans les bandes optiques et radio. Le blazar abrite un SMBH central dont la masse est estimée entre 200 et 900 millions de masses solaires.

Mrk 421 est également classé comme un blazar à haute énergie (HBL) étant donné que son pic synchrotron dans la distribution d'énergie spectrale (SED) a été trouvé dans des énergies de rayons X supérieures à 0,1 keV. Ceci, combiné à son spectre non thermique sans particularité, fait de Mrk 421 un bon candidat pour étudier le flux intrajournalier et les variations spectrales dans le temps. Ainsi, une équipe d'astronomes dirigée par Angel Priyana Noel a analysé ses observations de rayons X couvrant 17 ans.

"Nous utilisons des données d'archives publiques de 25 observations ponctuelles de Mrk 421 avec un instrument EPIC-pn à bord de XMM-Newton réalisées sur une période de 17 ans (2000-2017) pour l'analyse du flux et des variations spectrales sur IDV [variabilité intrajournalière ] échelles de temps et pour étudier l'émission de rayons X qui devrait être générée dans le jet près du trou noir central du blazar", ont expliqué les chercheurs.

En général, les données EPIC-pn disponibles ont permis à l'équipe d'effectuer une analyse de la variabilité du flux, de la variabilité spectrale et des études en corrélation croisée des bandes de rayons X mous et durs de Mrk 421 sur des échelles de temps IDV. Pour toutes les observations de rayons X pointues, ils ont inspecté les courbes de lumière dans les bandes d'énergie douce (0,3 à 2,0 keV), dure (2,0 à 10,0 keV) et totale (0,3 à 10,0 keV).

L'étude a révélé que la variabilité fractionnaire affiche des preuves claires d'IDV de grande amplitude dans 23 des 25 observations ponctuelles dans toutes les bandes de rayons X considérées. Le cycle d'utilisation IDV a été estimé à 96 %, mais un certain niveau de variabilité a également été identifié dans toutes les données.

De plus, les résultats suggèrent que l'amplitude de la variabilité fractionnaire dépend de la gamme d'énergie des rayons X étudiée et est toujours plus élevée dans la bande dure que dans la bande douce. Les échelles de temps de variabilité minimale pondérée par l'énergie totale pour toutes les observations ponctuelles se situent dans la plage de 1 030 à 1 059 secondes.

Les chercheurs ont également identifié des décalages temporels entre les bandes d'énergie douce et dure, mais ils ne révèlent aucun schéma constant. Ils ont ajouté que l'apparition de grands retards dans les photons mous ou durs est modérément liée au degré de variabilité du flux. + Explorer plus loin

Les observations de Suzaku révèlent la variabilité intrajournalière des rayons X du blazar PKS 2155−304

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