Τη δεκαετία του 1970, οι αστρονόμοι συνειδητοποίησαν μια συμπαγή ραδιοφωνική πηγή στο κέντρο του Γαλαξία Γαλαξία - την οποία ονόμασαν Τοξότης Α. Μετά από πολλές δεκαετίες παρατήρησης και αποδεικτικών στοιχείων, θεωρήθηκε ότι η πηγή αυτών των εκπομπών ραδιοφώνου ήταν στην πραγματικότητα υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH). Από τότε, οι αστρονόμοι έχουν θεωρήσει ότι οι SMBH βρίσκονται στην καρδιά κάθε μεγάλου γαλαξία στο Σύμπαν.
Τις περισσότερες φορές, αυτές οι μαύρες τρύπες είναι ήσυχες και αόρατες, επομένως είναι αδύνατο να παρατηρηθούν άμεσα. Όμως κατά τη διάρκεια των περιπτώσεων που το υλικό πέφτει στα μαζικά τους μαυρίσματα, φωτίζονται με ακτινοβολία, εκπέμποντας περισσότερο φως από τον υπόλοιπο γαλαξία. Αυτά τα φωτεινά κέντρα είναι αυτά που είναι γνωστά ως Active Galactic Nuclei και αποτελούν την ισχυρότερη απόδειξη για την ύπαρξη SMBHs.
Περιγραφή:
Πρέπει να σημειωθεί ότι οι τεράστιες εκρήξεις φωτεινότητας που παρατηρούνται από τους Active Galactic Nuclei (AGNs) δεν προέρχονται από τις ίδιες τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Για αρκετό καιρό, οι επιστήμονες έχουν καταλάβει ότι τίποτα, ούτε καν φως, δεν μπορεί να ξεφύγει από το Event Horizon μιας μαύρης τρύπας.
Αντ 'αυτού, η μαζική έκρηξη ακτινοβολιών - η οποία περιλαμβάνει εκπομπές στο ραδιόφωνο, φούρνο μικροκυμάτων, υπέρυθρες, οπτικές, υπεριώδεις (UV), ακτίνες Χ και ζώνες ακτίνων γάμμα - προέρχονται από κρύα ύλη (αέριο και σκόνη) που περιβάλλουν το μαύρο τρύπες. Αυτοί σχηματίζουν δίσκους συσσώρευσης που περιστρέφονται γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και σταδιακά τα τροφοδοτούν.
Η απίστευτη δύναμη της βαρύτητας σε αυτήν την περιοχή συμπιέζει το υλικό του δίσκου μέχρι να φτάσει σε εκατομμύρια βαθμούς kelvin. Αυτό παράγει φωτεινή ακτινοβολία, παράγοντας ηλεκτρομαγνητική ενέργεια που κορυφώνεται στην οπτική-UV ζώνη κύματος. Μια κορώνα ζεστού υλικού σχηματίζεται επίσης πάνω από το δίσκο συσσώρευσης και μπορεί να διασκορπίσει φωτόνια έως και ακτινογραφίες.
Ένα μεγάλο κλάσμα της ακτινοβολίας του AGN μπορεί να επισκιάζεται από διαστρικό αέριο και σκόνη κοντά στον δίσκο αύξησης, αλλά αυτό πιθανότατα θα εκπέμπεται εκ νέου στην υπέρυθρη ζώνη κυμάτων. Ως εκ τούτου, το μεγαλύτερο μέρος (αν όχι όλα) του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος παράγεται μέσω της αλληλεπίδρασης ψυχρής ύλης με SMBHs.
Η αλληλεπίδραση μεταξύ του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας και του δίσκου συσσώρευσης δημιουργεί επίσης ισχυρούς μαγνητικούς πίδακες που πυροδοτούν υλικό πάνω και κάτω από τη μαύρη τρύπα σε σχετικιστικές ταχύτητες (δηλαδή ένα σημαντικό κλάσμα της ταχύτητας του φωτός). Αυτοί οι πίδακες μπορούν να επεκταθούν για εκατοντάδες χιλιάδες έτη φωτός και αποτελούν μια δεύτερη πιθανή πηγή παρατηρούμενης ακτινοβολίας.
Τύποι AGN:
Συνήθως, οι επιστήμονες χωρίζουν το AGN σε δύο κατηγορίες, οι οποίες αναφέρονται ως πυρήνες «ραδιο-ήσυχοι» και «ραδιο-δυνατοί». Η κατηγορία ραδιοφώνου αντιστοιχεί σε AGN που έχουν εκπομπές ραδιοσυχνοτήτων τόσο από τον δίσκο προσαύξησης όσο και από τους πίδακες. Τα ραδιοφωνικά AGN είναι απλούστερα, καθώς οι εκπομπές αεριωθούμενων ή αεριωθούμενων εκπομπών είναι αμελητέες.
Ο Carl Seyfert ανακάλυψε την πρώτη τάξη του AGN το 1943, γι 'αυτό και τώρα φέρουν το όνομά του. Οι «γαλαξίες του Seyfert» είναι ένας τύπος AGN-ήχου AGN που είναι γνωστός για τις γραμμές εκπομπών τους και υποδιαιρείται σε δύο κατηγορίες βάσει αυτών. Οι γαλαξίες Seyfert τύπου 1 έχουν τόσο στενές όσο και διευρυμένες γραμμές οπτικών εκπομπών, οι οποίες υποδηλώνουν την ύπαρξη σύννεφων αερίου υψηλής πυκνότητας, καθώς και ταχύτητες αερίου μεταξύ 1000 - 5000 km / s κοντά στον πυρήνα.
Αντιθέτως, οι Seyferts τύπου 2 έχουν στενές γραμμές εκπομπών μόνο. Αυτές οι στενές γραμμές προκαλούνται από σύννεφα αερίου χαμηλής πυκνότητας που βρίσκονται σε μεγαλύτερες αποστάσεις από τον πυρήνα και ταχύτητες αερίου περίπου 500 έως 1000 km / s. Εκτός από τις Seyferts, άλλες υποκατηγορίες γαλαξιών με ήσυχο ραδιόφωνο περιλαμβάνουν ραδιόφωνο ήχου κβάζαρ και LINER.
Οι γαλαξίες περιοχής χαμηλής ιονισμού πυρηνικών εκπομπών (LINER) μοιάζουν πολύ με τους γαλαξίες Seyfert 2, εκτός από τις γραμμές χαμηλού ιονισμού (όπως υποδηλώνει το όνομα), οι οποίοι είναι αρκετά ισχυροί. Είναι το AGN χαμηλότερης φωτεινότητας που υπάρχει, και συχνά αναρωτιέται αν στην πραγματικότητα τροφοδοτούνται από την προσαύξηση σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα.
Οι ραδιοφωνικοί γαλαξίες μπορούν επίσης να υποδιαιρεθούν σε κατηγορίες όπως οι ραδιο γαλαξίες, τα κβάζαρ και τα σακάκια. Όπως υποδηλώνει το όνομα, οι ραδιο γαλαξίες είναι ελλειπτικοί γαλαξίες που είναι ισχυροί εκπομποί ραδιοκυμάτων. Τα κβάζαρ είναι ο πιο φωτεινός τύπος AGN, που έχουν φάσμα παρόμοια με τα Seyferts.
Ωστόσο, διαφέρουν στο ότι τα χαρακτηριστικά αστρικής απορρόφησής τους είναι αδύναμα ή απουσιάζουν (που σημαίνει ότι είναι πιθανότατα λιγότερο πυκνά από την άποψη του αερίου) και οι στενές γραμμές εκπομπών είναι ασθενέστερες από τις ευρείες γραμμές που φαίνονται στο Seyferts. Τα Blazars είναι μια πολύ μεταβλητή κατηγορία AGN που είναι ραδιοφωνικές πηγές, αλλά δεν εμφανίζουν γραμμές εκπομπών στα φάσματα τους.
Ανίχνευση:
Ιστορικά μιλώντας, ορισμένα χαρακτηριστικά έχουν παρατηρηθεί στα κέντρα των γαλαξιών που έχουν επιτρέψει την αναγνώρισή τους ως AGN. Για παράδειγμα, κάθε φορά που ο δίσκος προσαύξησης μπορεί να δει άμεσα, οι πυρηνικές οπτικές εκπομπές είναι ορατές. Όποτε ο δίσκος συσσώρευσης κρύβεται από αέριο και σκόνη κοντά στον πυρήνα, ένα AGN μπορεί να ανιχνευθεί από τις υπέρυθρες εκπομπές του.
Στη συνέχεια, υπάρχουν οι ευρείες και στενές γραμμές οπτικών εκπομπών που σχετίζονται με διαφορετικούς τύπους AGN. Στην πρώτη περίπτωση, παράγονται όποτε κρύο υλικό βρίσκεται κοντά στη μαύρη τρύπα και είναι το αποτέλεσμα του υλικού εκπομπής που περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα με υψηλές ταχύτητες (προκαλώντας μια σειρά αλλαγών Doppler των εκπεμπόμενων φωτονίων). Στην προηγούμενη περίπτωση, το πιο μακρινό ψυχρό υλικό είναι ο ένοχος, με αποτέλεσμα στενότερες γραμμές εκπομπών.
Στη συνέχεια, υπάρχουν εκπομπές συνεχούς ραδιοφώνου και συνεχούς ακτινογραφίας. Ενώ οι εκπομπές ραδιοφώνου είναι πάντα το αποτέλεσμα του πίδακα, οι εκπομπές ακτίνων Χ μπορούν να προκύψουν είτε από τον πίδακα είτε από την καυτή κορώνα, όπου είναι διασκορπισμένη η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Τέλος, υπάρχουν εκπομπές γραμμής ακτίνων Χ, οι οποίες συμβαίνουν όταν οι εκπομπές ακτίνων Χ φωτίζουν το κρύο βαρύ υλικό που βρίσκεται μεταξύ αυτού και του πυρήνα.
Αυτά τα σημάδια, μόνα τους ή σε συνδυασμό, έχουν οδηγήσει τους αστρονόμους να κάνουν πολλές ανιχνεύσεις στο κέντρο των γαλαξιών, καθώς και να διακρίνουν τους διαφορετικούς τύπους ενεργών πυρήνων εκεί έξω.
Γαλαξίας Γαλαξίας:
Στην περίπτωση του Γαλαξία, η συνεχιζόμενη παρατήρηση αποκάλυψε ότι η ποσότητα του υλικού που προστέθηκε στο Sagitarrius Α είναι συνεπής με έναν ανενεργό γαλαξιακό πυρήνα. Έχει θεωρηθεί ότι είχε ενεργό πυρήνα στο παρελθόν, αλλά έκτοτε έχει μεταβεί σε μια φάση ραδιοσυχνοτήτων. Ωστόσο, έχει επίσης θεωρηθεί ότι μπορεί να ενεργοποιηθεί ξανά σε λίγα εκατομμύρια (ή δισεκατομμύρια) χρόνια.
Όταν το Galaxy Andromeda συγχωνεύεται με το δικό μας σε λίγα δισεκατομμύρια χρόνια, η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο της θα συγχωνευθεί με τη δική μας, παράγοντας μια πολύ πιο μαζική και ισχυρή. Σε αυτό το σημείο, ο πυρήνας του γαλαξία που προκύπτει - ο Γαλαξίας Milkdromeda (Andrilky), ίσως; - θα έχει σίγουρα αρκετό υλικό για να είναι ενεργό.
Η ανακάλυψη ενεργών γαλαξιακών πυρήνων επέτρεψε στους αστρονόμους να ομαδοποιήσουν πολλές διαφορετικές κατηγορίες γαλαξιών. Επιτρέπει επίσης στους αστρονόμους να κατανοήσουν πώς μπορεί να διακριθεί το μέγεθος ενός γαλαξία από τη συμπεριφορά στον πυρήνα του. Και τελευταίο, βοήθησε επίσης τους αστρονόμους να κατανοήσουν ποιοι γαλαξίες έχουν υποστεί συγχωνεύσεις στο παρελθόν και τι θα μπορούσε να έρθει κάποια στιγμή για τους δικούς μας.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με τους γαλαξίες για το Space Magazine. Εδώ τι τροφοδοτεί τη μηχανή μιας υπερμεγέθης μαύρης τρύπας ;, Θα μπορούσε ο γαλαξίας να γίνει μαύρη τρύπα ;, Τι είναι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα ;, Ενεργοποιώντας μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, τι συμβαίνει όταν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες συγκρούονται ;.
Για περισσότερες πληροφορίες, ανατρέξτε στις Ειδήσεις του Hubblesite για τους Γαλαξίες και εδώ είναι η Επιστημονική σελίδα της NASA για τους Γαλαξίες.
Το Astronomy Cast έχει επίσης επεισόδια για τους γαλαξιακούς πυρήνες και τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Εδώ είναι το επεισόδιο 97: Γαλαξίες και επεισόδιο 213: Supermassive Black Holes.
Πηγή:
- NASA - Εισαγωγή στο AGN
- Wikipedia - Ενεργός γαλαξιακός πυρήνας
- Cosmos - AGN
- Αστρονομία ακτίνων Χ Cambridge - AGN
- Πανεπιστήμιο του Λέστερ - AGN
