Blazarer hör till universums mest extrema objekt. De drivs av supermassiva svarta hål som skickar ut enorma strålar av materia och energi i nästan ljusets hastighet – ibland rakt mot jorden.
Nu har forskare analyserat nästan två decennier av observationer av blazaren PKS 2155-304, en aktiv galax omkring 1,5 miljarder ljusår från jorden. Målet var att bättre förstå hur dessa kraftfulla jetstrålar fungerar.
Men i stället för att lösa mysterierna upptäckte forskarna att de etablerade modellerna inte räcker till. Ju längre tidsserie de analyserade, desto fler frågor väcktes.
En av universums mest energirika galaxer
En blazar är en aktiv galax där ett supermassivt svart hål i centrum slukar stora mängder materia.
En del av den infallande materian kastas i stället ut genom två smala jetstrålar som kan sträcka sig miljontals ljusår ut i rymden. Om en av dessa strålar råkar vara riktad nästan rakt mot jorden ser galaxen ovanligt ljusstark ut och klassificeras som en blazar.
PKS 2155-304 är en av de mest studerade blazarerna på himlen eftersom den varierar kraftigt i ljusstyrka över nästan hela det elektromagnetiska spektrumet.
Två rymdteleskop följde galaxen i nästan 20 år
Forskarna kombinerade observationer från två amerikanska rymdobservatorier:
- Neil Gehrels Swift Observatory, som observerar i optiskt ljus, ultraviolett och röntgen.
- Fermi Gamma-ray Space Telescope, som registrerar gammastrålning.
Den ovanligt långa tidsserien gjorde det möjligt att studera hur blazarens utsläpp förändrades över många år – något som tidigare studier, som ofta byggt på kortare observationer, inte kunnat göra.
Signalerna följde inte de etablerade modellerna
Astronomerna förväntade sig att variationerna i olika våglängder skulle följa tydliga mönster.
I stället upptäckte de att förändringarna i exempelvis röntgenstrålning och gammastrålning ofta inte utvecklades synkroniserat. Under vissa perioder ökade energin i en del av spektrumet utan motsvarande förändring i andra delar.
Det tyder på att jetstrålarna är betydligt mer komplexa än dagens modeller förutsätter. De processer som accelererar partiklar och producerar den extrema strålningen verkar förändras över tid på sätt som ännu inte kan förklaras.
Två decennier skapade fler mysterier
En viktig slutsats är att kortvariga observationskampanjer kan ge en förenklad bild av hur blazarer fungerar.
När forskarna analyserade nästan 20 års data framträdde ett betydligt mer komplicerat beteende, där olika typer av utbrott och variationer inte alltid gick att koppla till samma fysikaliska process.
Enligt forskarna visar resultaten att modeller som fungerar under en begränsad tidsperiod inte nödvändigtvis beskriver objektets långsiktiga utveckling.
Svarta håls jetstrålar är fortfarande ett mysterium
Trots flera decenniers forskning vet astronomerna fortfarande inte exakt hur jetstrålarna bildas eller hur partiklar kan accelereras till energier som vida överstiger vad mänskliga partikelacceleratorer klarar av.
Observationerna av PKS 2155-304 antyder att flera olika mekanismer kan vara aktiva samtidigt och att deras inbördes betydelse förändras över tid.
Det gör blazarer till några av de mest utmanande objekten inom modern astrofysik.
Långsiktiga observationer blir allt viktigare
Forskarna menar att studien visar värdet av att följa samma objekt under mycket lång tid.
Med framtida teleskop och rymdobservatorier hoppas astronomerna kunna samla ännu längre tidsserier och kombinera observationer från hela det elektromagnetiska spektrumet.
Målet är att till slut förstå hur de enorma jetstrålarna skapas och varför deras beteende förändras på sätt som dagens teorier fortfarande inte kan förklara. Tills vidare visar PKS 2155-304 att universum fortfarande har många hemligheter kvar att avslöja.
Mer information
Alicja Wierzcholska m.fl., 20 års observationer: PKS 2155-304 och PKS 1510-089 sett genom Swift och Fermi. I. Fallet PKS 2155-304, Journal of High Energy Astrophysics (2026). DOI: 10.1016/j.jheap.2026.100688