CE SUNT NUCLEII GALACTICI ACTIVI?

Send

În anii ’70, astronomii au luat cunoștință de o sursă radio compactă din centrul Galaxiei Calea Lactee - pe care au numit-o Săgetătorul A. După multe decenii de observație și montaj de dovezi, s-a teoretizat că sursa acestor emisii radio a fost de fapt o gaură neagră supermasivă (SMBH). De atunci, astronomii au ajuns să teoretizeze că SMBH-urile se află în centrul fiecărei mari galaxii din Univers.

De cele mai multe ori, aceste găuri negre sunt liniștite și invizibile, fiind astfel imposibil de observat direct. Însă în perioadele în care materialul cade în ghearele lor masive, acestea ard de radiații, punând mai multă lumină decât restul galaxiei combinate. Aceste centre luminoase sunt cele cunoscute sub numele de nuclee galactici activi și sunt cea mai puternică dovadă a existenței SMBH-urilor.

Descriere:

Trebuie remarcat faptul că exploziile enorme în luminozitate observate de la nucleele galactici activi (AGN) nu provin din găurile negre supermasive. De ceva timp, oamenii de știință au înțeles că nimic, nici măcar ușor, nu poate scăpa de Orizontul evenimentului unei găuri negre.

În schimb, explozia masivă de radiații - care include emisiile în benzile radio, cuptor cu microunde, infraroșu, optice, ultraviolete (UV), raze X și raze gamma - provin din materie rece (gaz și praf) care înconjoară negrul. găuri. Acestea formează discuri de acreție care orbitează găurile negre supermasive și le alimentează treptat materia.

Forța incredibilă a gravitației în această regiune comprimă materialul discului până când ajunge la milioane de grade kelvin. Aceasta generează radiații luminoase, producând energie electromagnetică care atinge vârfurile în banda de undă optică-UV. De asemenea, o coroană de material fierbinte se formează deasupra discului de acumulare și poate împrăștia fotoni până la energiile cu raze X.

O mare parte din radiațiile AGN pot fi întunecate de gazul și praful interstelar apropiate de discul de acumulare, dar acest lucru va fi probabil radiat în banda de undă infraroșie. Ca atare, majoritatea (dacă nu toate) din spectrul electromagnetic sunt produse prin interacțiunea materiei reci cu SMBHs.

Interacțiunea dintre câmpul magnetic rotativ al găurii negre supermasive și discul de acumulare creează, de asemenea, jeturi magnetice puternice care aruncă materialul deasupra și dedesubtul găurii negre la viteze relativiste (adică o fracțiune semnificativă a vitezei luminii). Aceste jeturi se pot extinde pe sute de mii de ani-lumină și reprezintă o a doua sursă potențială de radiații observate.

Tipuri de AGN:

De obicei, oamenii de știință împart AGN în două categorii, care sunt denumite nuclee „radio-liniștite” și „radio-voce”. Categoria radio-voce corespunde AGN-urilor care au emisii radio produse atât de discul de acumulare, cât și de jeturi. AGN-urile radio-liniștite sunt mai simple, prin faptul că orice emisie legată de jet sau de jet este neglijabilă.

Carl Seyfert a descoperit prima clasă de AGN în 1943, motiv pentru care acum îi poartă numele. „Galaxiile Seyfert” sunt un tip de AGN radio-liniștit care sunt cunoscute pentru liniile lor de emisie și sunt împărțite în două categorii pe baza lor. Galaxiile Seyfert de tip 1 au atât linii de emisii optice înguste, cât și lărgite, ceea ce implică existența unor nori de gaz de înaltă densitate, precum și viteze ale gazelor cuprinse între 1000 - 5000 km / s în apropierea nucleului.

În schimb, Seyferts de tip 2 are doar linii de emisii înguste. Aceste linii înguste sunt cauzate de nori de gaz cu densitate mică care se află la distanțe mai mari de nucleu și de viteze ale gazului de aproximativ 500 până la 1000 km / s. La fel ca Seyferts, alte sub-clase de galaxii radio-liniștite includ quasare radio-liniștite și LINER-uri.

Galaxiile de regiune cu emisii nucleare cu emisii reduse (LINER) sunt foarte similare cu galaxiile Seyfert 2, cu excepția liniilor de ionizare scăzute (după cum sugerează și numele), care sunt destul de puternice. Acestea sunt cele mai scăzute luminozități AGN existente și de multe ori se întreabă dacă sunt de fapt alimentate de acreție către o gaură neagră super-masivă.

Galaxiile radio-sonore pot fi, de asemenea, subdivizate în categorii precum galaxii radio, cvasari și blazere. După cum sugerează și numele, galaxiile radio sunt galaxii eliptice care sunt puternice emițătoare de radiovene. Quasarii sunt tipul cel mai luminos de AGN, care au spectre similare cu Seyferts.

Cu toate acestea, acestea sunt diferite prin faptul că caracteristicile lor de absorbție stelară sunt slabe sau absente (ceea ce înseamnă că sunt probabil mai puțin dense în ceea ce privește gazul), iar liniile înguste de emisie sunt mai slabe decât liniile largi observate în Seyferts. Blazars sunt o clasă extrem de variabilă de AGN care sunt surse radio, dar nu afișează linii de emisie în spectrele lor.

Detectare:

Istoric vorbind, o serie de caracteristici au fost observate în centrele galaxiilor care au permis identificarea lor ca AGN. De exemplu, de fiecare dată când discul de acumulare poate fi văzut direct, se pot observa emisiuni nucleo-optice. Ori de câte ori discul de acumulare este închis de gaz și praf aproape de nucleu, un AGN poate fi detectat prin emisiile sale infraroșii.

Apoi există liniile cu emisii optice largi și înguste care sunt asociate cu diferite tipuri de AGN. În primul caz, acestea sunt produse ori de câte ori materialul rece este aproape de gaura neagră și sunt rezultatul materialului emitent care se învârte în jurul găurii negre cu viteze mari (determinând o gamă de schimbări Doppler ale fotonilor emiți). În primul caz, materialul rece mai îndepărtat este vinovatul, rezultând linii de emisie mai înguste.

În continuare, există emisii de continuu radio și continuu de raze X. În timp ce emisiile radio sunt întotdeauna rezultatul jetului, emisiile de raze X pot apărea fie din jet, fie din corona fierbinte, unde radiațiile electromagnetice sunt împrăștiate. În cele din urmă, există emisii de linii X, care apar atunci când emisiile de raze X iluminează materialul greu rece care se află între acesta și nucleu.

Aceste semne, singure sau în combinație, i-au determinat pe astronomi să facă numeroase detecții în centrul galaxiilor, precum și să discerne diferitele tipuri de nuclee active acolo.

Galaxia Calea Lactee:

În cazul Căii Lactee, observația continuă a relevat faptul că cantitatea de material acumulat pe Sagitarrius A este în concordanță cu un nucleu galactic inactiv. S-a teoretizat că a avut un nucleu activ în trecut, dar de atunci a trecut la o fază radio-liniștită. Cu toate acestea, s-a spus, de asemenea, că ar putea deveni activ din nou în câteva milioane (sau miliarde de ani).

Când galaxia Andromeda se va contopi cu a noastră în câteva miliarde de ani, gaura neagră supermasivă care se află în centrul său se va contopi cu a noastră, producând una mult mai masivă și mai puternică. În acest moment, nucleul galaxiei rezultate - Galaxia Milkdromeda (Andrilky), poate? - va avea cu siguranță suficient material pentru a fi activ.

Descoperirea nucleelor galactice active a permis astronomilor să grupeze mai multe clase diferite de galaxii. De asemenea, i-a permis astronomilor să înțeleagă modul în care dimensiunea unei galaxii poate fi percepută prin comportamentul din centrul său. Și, în cele din urmă, i-a ajutat pe astronomi să înțeleagă ce galaxii au suferit fuziuni în trecut și ce ar putea veni pentru noi într-o zi.

Am scris multe articole despre galaxii pentru Space Magazine. Iată ce combustibil este motorul unui găur negru supermasiv? Ar putea calea lăptoasă să devină o gaură neagră? Ce este un găur negru supermasiv?

Pentru mai multe informații, consultați comunicatele de știri ale Hubblesite despre galaxii și aici este pagina științifică a NASA despre galaxii.

Astronomie Cast are și episoade despre nuclee galactice și găuri negre supermasive. Iată episodul 97: galaxii și episodul 213: găuri negre supermasive.

Sursă: