V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so astronomi spoznali kompaktni radijski vir v središču Galaksije Mlečne poti - ki so ga poimenovali Strelec A. Po več desetletjih opazovanja in dokazovanja je bilo ugotovljeno, da je bil vir teh radijskih emisij v resnici supermasivna črna luknja (SMBH). Od takrat so astronomi začeli teoretizirati, da so SMBH v središču vsake velike galaksije v vesolju.
Te črne luknje so večinoma tihe in nevidne, zato jih je nemogoče neposredno opazovati. Toda v časih, ko material pade na njihove velike masivne žulje, sevajo s sevanjem in oddajajo več svetlobe kot preostala galaksija skupaj. Ta svetla središča so tako imenovana aktivna galaktična jedra in so najmočnejši dokaz za obstoj SMBH.
Opis:
Treba je opozoriti, da ogromni razpoki svetilnosti, opaženi iz aktivnih galaktičnih jeder (AGN), ne prihajajo iz samih supermasičnih črnih lukenj. Znanstveniki že nekaj časa razumejo, da nič, niti svetloba ne more ubežati Event Horizonu črne luknje.
Namesto tega množični sunki sevanj - ki vključujejo emisije radijskih, mikrovalovnih, infrardečih, optičnih, ultra vijoličnih (UV), rentgenskih in gama žarkov - prihajajo iz hladne snovi (plina in prahu), ki obdaja črno luknje. Ti tvorjeni diski, ki obkrožajo supermasivne črne luknje in jih postopoma napajajo.
Neverjetna sila teže v tej regiji stisne material diska, dokler ne doseže več milijonov stopinj kelvina. To ustvarja svetlo sevanje in proizvaja elektromagnetno energijo, ki doseže vrh v optičnem UV-valovnem pasu. Korona vročega materiala se tvori tudi nad akumulacijskim diskom in lahko razprši fotone do rentgenskih energij.
Velik del sevanja AGN je mogoče zakriti z medzvezdnim plinom in prahom blizu akumulacijskega diska, vendar bo to verjetno ponovno zračeno v infrardečem valovnem pasu. Tako je večina (če ne celo) elektromagnetnega spektra nastala s pomočjo interakcije hladne snovi s SMBH.
Interakcija med vrtečim se magnetnim poljem supermasivne črne luknje in akrecijskim diskom ustvarja tudi močne magnetne curke, ki streljajo material nad in pod črno luknjo z relativističnimi hitrostmi (tj. Pomemben del hitrosti svetlobe). Ti curki se lahko raztezajo na več sto tisoč svetlobnih let in so drugi potencialni vir opazovanega sevanja.
Vrste AGN:
Znanstveniki običajno AGN razdelijo v dve kategoriji, ki ju imenujejo "radio-tiho" in "radio-glasno" jedro. Kategorija radio-glasnih ustreza AGN-jem, ki oddajajo radijske emisije tako iz akumulacijskega diska kot s curki. Radio tihi AGN so enostavnejši, saj so kakršne koli emisije, povezane s curkom ali curkom, zanemarljive.
Carl Seyfert je prvi razred AGN odkril leta 1943, zato zdaj nosijo njegovo ime. "Seyfertove galaksije" so vrsta radio tihega AGN, ki je znan po svojih emisijskih vodih in je na njih razdeljen na dve kategoriji. Seyfertove galaksije tipa 1 imajo ozke in razširjene optične emisijske črte, kar pomeni, da obstajajo oblaki plina z visoko gostoto in hitrosti plina med 1000 - 5000 km / s v bližini jedra.
Seyferti tipa 2 imajo nasprotno le ozke linije za emisije. Te ozke proge povzročajo plinski oblaki nizke gostote, ki so na večjih razdaljah od jedra, in hitrosti plina od približno 500 do 1000 km / s. Poleg drugih Sekfertov spadajo tudi drugi podklasi radio-tihih galaksij radio-tihi kvazarji in LINER-ji.
Galaksije z nizko ionizacijsko jedrsko linijo (LINER) so zelo podobne galaksijam Seyfert 2, razen njihovih nizkih ionizacijskih linij (kot že ime pove), ki so precej močne. So AGN z najnižjo svetilnostjo v obstoju, zato se pogosto sprašujemo, ali jih v resnici poganjajo akumulacije do supermasivne črne luknje.
Radio-glasne galaksije lahko delimo tudi v kategorije, kot so radio galaksije, kvazarji in blazarji. Kot že ime pove, so radio galaksije eliptične galaksije, ki so močni oddajalci radio valov. Kvazarji so najsvetlejši tip AGN, ki imajo spektre, podobne Seyfertsom.
Vendar pa se razlikujejo po tem, da so njihove zvezdne absorpcijske lastnosti šibke ali odsotne (kar pomeni, da so po plinu verjetno manj gosto) in ozke emisijske črte so šibkejše od širokih linij, ki jih vidimo v Seyfertsu. Blazarji so zelo spremenljiv razred AGN, ki so radijski viri, vendar ne kažejo emisijskih vodov v svojih spektrih.
Zaznavanje:
Zgodovinsko gledano smo v središčih galaksij opazili številne značilnosti, ki so omogočile njihovo identifikacijo kot AGN. Na primer, kadar je akumulacijski disk mogoče videti neposredno, lahko opazimo jedrsko-optične emisije. Kadarkoli se akumulacijski disk zastira s plinom in prahom blizu jedra, lahko AGN zazna svoje infrardeče emisije.
Potem so tu še široke in ozke linije optičnih emisij, ki so povezane z različnimi vrstami AGN. V prvem primeru se proizvajajo, kadar je hladen material blizu črne luknje, in so posledica tega, da se material, ki oddaja, vrti okoli črne luknje z velikimi hitrostmi (kar povzroča vrsto doplerskih premikov izpuščenih fotonov). V prvem primeru je krivec bolj oddaljen hladen material, kar ima za posledico ožje emisijske črte.
Naslednje so emisije neprekinjenega radia in rentgenskih žarkov. Medtem ko so radijske emisije vedno posledica curka, lahko rentgenske emisije nastanejo bodisi iz curka bodisi iz vroče korone, kjer se elektromagnetno sevanje razprši. Nazadnje obstajajo emisije rentgenskih vodov, ki nastanejo, ko emisije rentgenskih žarkov osvetlijo hladen težki material, ki leži med njim in jedrom.
Ti znaki, samostojno ali v kombinaciji, so pripeljali astronome k številnim odkrivanjem v središču galaksij, pa tudi zaznavanju različnih vrst aktivnih jeder tam.
Galaksija Mlečna pot:
V primeru Mlečne poti neprekinjeno opazovanje je razkrilo, da je količina materiala, pridobljenega na Strelcu A, skladna z neaktivnim galaktičnim jedrom. Teoretiziralo se je, da je v preteklosti imelo aktivno jedro, vendar je od takrat prešlo v radio-tiho fazo. Vendar pa je bilo tudi teoretično, da bi lahko čez nekaj milijonov (ali milijarde) let spet postal aktiven.
Ko se Andromedina galaksija v nekaj milijardah let združi z našo, se bo supermasivna črna luknja, ki je v njenem središču, združila z našo, tako da bo nastala veliko bolj masivna in močna. Na tej točki morda jedro nastale galaksije - galaksija Milkdromeda (Andrilky)? - zagotovo bo imel dovolj materiala, da bo lahko aktiven.
Odkritje aktivnih galaktičnih jeder je astronomom omogočilo, da združijo več različnih razredov galaksij. Prav tako je astronomom omogočeno, da razumejo, kako se lahko velikost galaksije zazna po vedenju v njenem jedru. In nazadnje, tudi astronomom je pomagal razumeti, katere galaksije so bile v preteklosti že združene in kaj bi lahko prišlo nekoč za našo.
Za vesoljski časopis smo napisali veliko člankov o galaksijah. Tukaj je tisto, kar poganja motor supermasivne črne luknje? Ali lahko Mlečni pot postane črna luknja ?, Kaj je supermasivna črna luknja ?, Vklop supermasične črne luknje, kaj se zgodi, ko se supermasivne črne luknje trčijo ?.
Če želite več informacij, si oglejte Hubblesiteove novice o Galaksijah in tukaj je Nasina znanstvena stran o galaksijah.
Astronomy Cast ima tudi epizode o galaktičnih jedrih in supermasivnih črnih luknjah. Tu je epizoda 97: Galaksije in epizoda 213: Supermasivne črne luknje.
Vir:
- NASA - uvod v AGN
- Wikipedija - aktivno galaktično jedro
- Kozmos - AGN
- Cambridge X-Ray Astronomy - AGN
- University of Leicester - AGN
