Blazars are the most extreme active galactic nuclei, possessing oppositely directed plasma jets emanating from accreting supermassive black holes at near-light speeds. The jets have been modelled as being propelled by magnetic fields twisted by differential rotation of the black hole's accretion disk or inertial-frame-dragging ergosphere. Until now, this general picture of jet formation, and the exact location of the outbursts, had not been verified. Marscher et al. now report high-resolution radio images and optical polarization measurements of the blazar BL Lacertae. The new measurements reveal a bright feature in the jet that causes a double flare of radiation from optical frequencies to TeV γ-ray energies. This suggests that the event begins in a region with a helical magnetic field, in line with model predictions. Sequences of high-resolution radio images and optical polarization measurements of the blazar BL Lacertae are reported. The data reveal a bright feature in the jet that causes a double flare of radiation from optical frequencies to TeV γ-ray energies. It is concluded that the event starts in a region with a helical magnetic field as envisaged by the theories. Blazars are the most extreme active galactic nuclei. They possess oppositely directed plasma jets emanating at near light speeds from accreting supermassive black holes. According to theoretical models, such jets are propelled by magnetic fields twisted by differential rotation of the black hole’s accretion disk or inertial-frame-dragging ergosphere1,2,3. The flow velocity increases outward along the jet in an acceleration and collimation zone containing a coiled magnetic field4,5. Detailed observations of outbursts of electromagnetic radiation, for which blazars are famous, can potentially probe the zone. It has hitherto not been possible to either specify the location of the outbursts or verify the general picture of jet formation. Here we report sequences of high-resolution radio images and optical polarization measurements of the blazar BL Lacertae. The data reveal a bright feature in the jet that causes a double flare of radiation from optical frequencies to TeV γ-ray energies, as well as a delayed outburst at radio wavelengths. We conclude that the event starts in a region with a helical magnetic field that we identify with the acceleration and collimation zone predicted by the theories. The feature brightens again when it crosses a standing shock wave corresponding to the bright ‘core’ seen on the images.

We present results from monitoring the multi-waveband flux, linear polarization, and parsec-scale structure of the quasar PKS 1510-089, concentrating on eight major gamma-ray flares that occurred during the interval 2009.0-2009.5. The gamma-ray peaks were essentially simultaneous with maxima at optical wavelengths, although the flux ratio of the two wavebands varied by an order of magnitude. The optical polarization vector rotated by 720 degrees during a 5-day period encompassing six of these flares. This culminated in a very bright, roughly 1 day, optical and gamma-ray flare as a bright knot of emission passed through the highest-intensity, stationary feature (the "core") seen in 43 GHz Very Long Baseline Array images. The knot continued to propagate down the jet at an apparent speed of 22c and emit strongly at gamma-ray energies as a months-long X-ray/radio outburst intensified. We interpret these events as the result of the knot following a spiral path through a mainly toroidal magnetic field pattern in the acceleration and collimation zone of the jet, after which it passes through a standing shock in the 43 GHz core and then continues downstream. In this picture, the rapid gamma-ray flares result from scattering of infrared seed photons from a relatively slow sheath of the jet as well as from optical synchrotron radiation in the faster spine. The 2006-2009.7 radio and X-ray flux variations are correlated at very high significance; we conclude that the X-rays are mainly from inverse Compton scattering of infrared seed photons by 20-40 MeV electrons.

Due to its peculiar and highly variable nature, the blazar 3C 454.3 has been extensively monitored by the WEBT team. Here, we present for the first time these long-term optical flux and color variability results using data acquired in B, V, R, and I bands over a time span of $\sim$ 2 decades. We include data from WEBT collaborators and public archives such as SMARTS, Steward Observatory, and ZTF. The data are binned and segmented to study the source over this long term when more regular sampling was available. During our study, the long-term spectral variability reveals a redder when brighter (RWB) trend, which, however, stabilizes at a particular brightness cutoff $\sim$ 14.5 mag in the I-band, after which it saturates and evolves into a complex state. This trend indicates increasing jet emission dominance over accretion disk emission until jet emission completely dominates. Plots of the spectral index variation (following $F_{\nu} \propto \nu^{-\alpha}$) reveal a bimodal distribution using a one-day binning. These correlate with two extreme phases of 3C 454.3, an outburst or high flux state and quiescent or low flux state, which are respectively jet and accretion disk dominated. We have also conducted intra-day variability studies of nine light curves and found that six of them are variable. Discrete Correlation Function (DCF) analysis between different optical waveband pairs peak at zero lags, indicating co-spatial emission in different optical bands.

The BL Lac object 3C 371 is one of the targets regularly monitored by the Whole-Earth Blazar Telescope (WEBT), a collaboration of observers studying blazar variability on both short and long timescales. We aim to evaluate the long-term multi-wavelength (MWL) behaviour of 3C 371, comparing it with results derived from its optical emission in our previous study. For this, we make use of the multi-band campaigns organised by the WEBT collaboration in optical and radio between January 2018 and December 2020, and of public data from Swift and Fermi satellites and the MOJAVE Very Large Interferometry programme. We evaluated the variability shown by the source in each band by quantifying the amplitude variability parameter, and also looked for a possible inter-band correlation using the z-discrete correlation function. We also present a deep analysis of the optical-UV, X-ray, and gamma -ray spectral variability. With the MOJAVE data, we performed a kinematics analysis, looking for components propagating along the jet and calculating its kinematics parameters. We then used this set of parameters to interpret the source MWL behaviour, modelling its broadband spectral energy distribution (SED) with theoretical blazar emission scenarios. The MWL variability of the source in the UV, X-ray, and gamma -ray bands is comparable to that in optical, especially considering the lower coverage of the first two wavebands. On the other hand, the radio bands show variability of much lower magnitude. Moreover, this MWL emission shows a high degree of correlation, which is compatible with zero lag, again with the exception of the radio emission. The radio VLBI images reveal super-luminal motion of one of the identified components, which we used to set constraints on the jet kinematics and parameters, and to estimate a viewing angle of $ a Doppler factor of $ and a Lorentz factor of $ The polarised radio emission was found to be anti-correlated with the total flux, and to follow the same behaviour as the polarised optical radiation. The optical-UV spectral behaviour shows a mild harder-when-brighter trend on long timescales, and other trends such as redder-when-brighter on shorter timescales. We successfully modelled the broadband emission with a leptonic scenario, where we compared the low and high emission states during the period of complete MWL coverage. The difference between these two states can be ascribed mainly to a hardening of the distribution of particles. The derived features of the source confirm that 3C 371 is a BL Lac whose jet is not well aligned with the line of sight.