Ordered magnetic fields around the 3C 84 central black hole - INSU - Institut national des sciences de l'Univers
Article Dans Une Revue Astronomy & Astrophysics Année : 2024

Ordered magnetic fields around the 3C 84 central black hole

G. F. Paraschos , J. -Y. Kim , M. Wielgus , J. Röder , T. P. Krichbaum , E. Ros , I. Agudo , I. Myserlis , M. Moscibrodzka , E. Traianou , J. A. Zensus , L. Blackburn , C. -K. Chan , S. Issaoun , M. Janssen , M. D. Johnson , V. L. Fish , K. Akiyama , A. Alberdi , W. Alef , J. C. Algaba , R. Anantua , K. Asada , R. Azulay , U. Bach , A. -K. Baczko , D. Ball , M. Baloković , J. Barrett , M. Bauböck , B. A. Benson , D. Bintley , R. Blundell , K. L. Bouman , G. C. Bower , H. Boyce , M. Bremer , C. D. Brinkerink , R. Brissenden , S. Britzen , A. E. Broderick , D. Broguiere , T. Bronzwaer , S. Bustamante , D. -Y. Byun , J. E. Carlstrom , C. Ceccobello , A. Chael , D. O. Chang , K. Chatterjee , S. Chatterjee , M. T. Chen , Y. Chen , X. Cheng , I. Cho , P. Christian , N. S. Conroy , J. E. Conway , J. M. Cordes , T. M. Crawford , G. B. Crew , A. Cruz-Osorio , Y. Cui , R. Dahale , J. Davelaar , M. de Laurentis , R. Deane , J. Dempsey , G. Desvignes (1) , J. Dexter , V. Dhruv , S. S. Doeleman , S. Dougal , S. A. Dzib , R. P. Eatough , R. Emami , H. Falcke , J. Farah , E. Fomalont , H. A. Ford , M. Foschi , R. Fraga-Encinas , W. T. Freeman , P. Friberg , C. M. Fromm , A. Fuentes , P. Galison , C. F. Gammie , R. García , O. Gentaz , B. Georgiev , C. Goddi , R. Gold , A. I. Gómez-Ruiz , J. L. Gómez , M. Gu , M. Gurwell , K. Hada , D. Haggard , K. Haworth , M. H. Hecht , R. Hesper , D. Heumann , L. C. Ho , P. Ho , M. Honma , C. L. Huang , L. Huang , D. H. Hughes , S. Ikeda , C. M. V. Impellizzeri , M. Inoue , D. J. James , B. T. Jannuzi , B. Jeter , W. Jaing , A. Jiménez-Rosales , S. Jorstad , A. V. Joshi , T. Jung , M. Karami , R. Karuppusamy , T. Kawashima , G. K. Keating , M. Kettenis , D. -J. Kim , J. Kim , J. Kim , M. Kino , J. Y. Koay , P. Kocherlakota , Y. Kofuji , P. M. Koch , S. Koyama , C. Kramer , J. A. Kramer , M. Kramer , C. -Y. Kuo , N. La Bella , T. R. Lauer , D. Lee , S. -S. Lee , P. K. Leung , A. Levis , Z. Li , R. Lico , G. Lindahl , M. Lindqvist , M. Lisakov , J. Liu , K. Liu , E. Liuzzo , W. -P. Lo , A. P. Lobanov , L. Loinard , C. J. Lonsdale , A. E. Lowitz , R. -S. Lu , N. R. Macdonald , J. Mao , N. Marchili , S. Markoff , D. P. Marrone , A. P. Marscher , I. Martí-Vidal , S. Matsushita , L. D. Matthews , L. Medeiros , K. M. Menten , D. Michalik , I. Mizuno , Y. Mizuno , J. M. Moran , K. Moriyama , W. Mulaudzi , C. Müller , H. Müller , A. Mus , G. Musoke , A. Nadolski , H. Nagai , N. M. Nagar , M. Nakamura , G. Narayanan , I. Natarajan , A. Nathanail , S. Navarro Fuentes , J. Neilsen , R. Neri , C. Ni , A. Noutsos , M. A. Nowak , J. Oh , H. Okino , H. Olivares , G. N. Ortiz-León , T. Oyama , F. Özel , D. C. M. Palumbo , J. Park , H. Parsons , N. Patel , U. -L. Pen , V. Piétu , R. Plambeck , A. Popstefanija , O. Porth , F. M. Pötzl , B. Prather , J. A. Preciado-López , D. Psaltis , H. -Y. Pu , V. Ramakrishnan , R. Rao , M. G. Rawlings , A. W. Raymond , L. Rezzolla , A. Ricarte , B. Ripperda , F. Roelofs , A. Rogers , C. Romero-Cañizales , A. Roshanineshat , H. Rottmann , A. L. Roy , I. Ruiz , C. Ruszczyk , K. L. J. Rygl , S. Sánchez , D. Sánchez-Argüelles , M. Sánchez-Portal , M. Sasada , K. Satapathy , T. Savolainen , F. P. Schloerb , J. Schonfeld , K. Schuster , L. Shao , Z. Shen , D. Small , B. W. Sohn , J. Soohoo , L. D. Sosapanta Salas , K. Souccar , H. Sun , F. Tazaki , A. J. Tetarenko , P. Tiede , R. P. J. Tilanus , M. Titus , P. Torne , T. Toscano , T. Trent , S. Trippe , M. Turk , I. van Bemmel , H. J. van Langevelde , D. R. van Rossum , J. Vos , J. Wagner , D. Ward-Thompson , J. Wardle , J. E. Washington , J. Weintroub , R. Wharton , K. Wiik , G. Witzel , M. F. Wondrak , G. N. Wong , Q. Wu , N. Yadlapalli , P. Yamaguchi , A. Yfantis , D. Yoon , A. Young , K. Young , Z. Younsi , W. Yu , F. Yuan , Y. -F. Yuan , S. Zhang , G. Y. Zhao , S. -S. Zhao
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Résumé

Context. 3C 84 is a nearby radio source with a complex total intensity structure, showing linear polarisation and spectral patterns. A detailed investigation of the central engine region necessitates the use of very-long-baseline interferometry (VLBI) above the hitherto available maximum frequency of 86 GHz.
Aims: Using ultrahigh resolution VLBI observations at the currently highest available frequency of 228 GHz, we aim to perform a direct detection of compact structures and understand the physical conditions in the compact region of 3C 84.
Methods: We used Event Horizon Telescope (EHT) 228 GHz observations and, given the limited (u, v)-coverage, applied geometric model fitting to the data. Furthermore, we employed quasi-simultaneously observed, ancillary multi-frequency VLBI data for the source in order to carry out a comprehensive analysis of the core structure.
Results: We report the detection of a highly ordered, strong magnetic field around the central, supermassive black hole of 3C 84. The brightness temperature analysis suggests that the system is in equipartition. We also determined a turnover frequency of νm = (113 ± 4) GHz, a corresponding synchrotron self-absorbed magnetic field of BSSA = (2.9 ± 1.6) G, and an equipartition magnetic field of Beq = (5.2 ± 0.6) G. Three components are resolved with the highest fractional polarisation detected for this object (mnet = (17.0 ± 3.9)%). The positions of the components are compatible with those seen in low-frequency VLBI observations since 2017-2018. We report a steeply negative slope of the spectrum at 228 GHz. We used these findings to test existing models of jet formation, propagation, and Faraday rotation in 3C 84.
Conclusions: The findings of our investigation into different flow geometries and black hole spins support an advection-dominated accretion flow in a magnetically arrested state around a rapidly rotating supermassive black hole as a model of the jet-launching system in the core of 3C 84. However, systematic uncertainties due to the limited (u, v)-coverage, however, cannot be ignored. Our upcoming work using new EHT data, which offer full imaging capabilities, will shed more light on the compact region of 3C 84.
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Citer

G. F. Paraschos, J. -Y. Kim, M. Wielgus, J. Röder, T. P. Krichbaum, et al.. Ordered magnetic fields around the 3C 84 central black hole. Astronomy & Astrophysics, 2024, 682, ⟨10.1051/0004-6361/202348308⟩. ⟨insu-04853480⟩
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