През 70-те години на миналия век астрономите станаха наясно с компактен радиоизточник в центъра на Галактиката на Млечния път - който те нарекоха Стрелец А. След много десетилетия наблюдения и мотивирани доказателства се теоретизира, че източникът на тези радиоемисии всъщност е супермасивна черна дупка (SMBH). Оттогава астрономите стигат да теоретизират, че SMBHs са в основата на всяка голяма галактика във Вселената.
През повечето време тези черни дупки са тихи и невидими, като по този начин е невъзможно да се наблюдават директно. Но по времето, когато материалът попада в техните масивни черви, те пламват от радиация, излъчвайки повече светлина от останалата част от галактиката взети заедно. Тези ярки центрове са това, което е известно като Активни галактически ядра и са най-силното доказателство за съществуването на SMBH.
Описание:
Трябва да се отбележи, че огромните изблици на светене, наблюдавани от активните галактически ядра (AGN), не идват от самите свръхмасивни черни дупки. От известно време учените разбират, че нищо, дори светлината, не може да избяга от Хоризонта на събитията от черна дупка.
Вместо това масивният изблик на радиации - който включва емисии в радио, микровълнова, инфрачервена, оптична, ултравиолетова (UV), рентгенови и гама лъчи - идва от студена материя (газ и прах), които заобикалят черното дупки. Тези дискове за натрупване формират орбитата на свръхмасивните черни дупки и постепенно захранването им има значение.
Невероятната сила на гравитация в този регион компресира материала на диска, докато достигне милиони градуси келвин. Това генерира ярко излъчване, произвеждайки електромагнитна енергия, която достига върхове в оптичната UV-вълна. Корона от горещ материал също се образува над диска за натрупване и може да разпръсне фотони до рентгенови енергии.
Голяма част от радиацията на AGN може да бъде затъмнена от междузвезден газ и прах в близост до диска за натрупване, но това вероятно ще бъде повторно излъчено в инфрачервената вълна. Като такава, повечето (ако не всички) от електромагнитния спектър се произвеждат чрез взаимодействието на студена материя със SMBH.
Взаимодействието между въртящото се магнитно поле на свръхмасивната черна дупка и аккреционния диск също създава мощни магнитни струи, които изстрелват материал над и под черната дупка с релативистични скорости (т.е. значителна част от скоростта на светлината). Тези струи могат да се простират за стотици хиляди светлинни години и са втори потенциален източник на наблюдавана радиация.
Видове AGN:
Обикновено учените разделят AGN на две категории, които се обозначават като „радио-тихи“ и „радио-силни“ ядра. Категорията радио-силен отговаря на AGN, които имат радиоемисии, произведени както от диска за натрупване, така и от струите. Радио-тихите AGN-ове са по-прости, тъй като всяко излъчване, свързано със струя или струята, е незначително.
Карл Зайфер открива първия клас на AGN през 1943 г., поради което те сега носят неговото име. „Сейфертови галактики“ са вид радио-тихи AGN, които са известни с емисионните си линии и са разделени на две категории въз основа на тях. Галактиките от тип 1 Сейферт имат както тесни, така и разширени линии за оптични емисии, което предполага наличието на облаци газ с висока плътност, както и скорост на газ между 1000 - 5000 km / s в близост до ядрото.
За разлика от тип 2, Seyferts имат само тесни емисионни линии. Тези тесни линии са причинени от газови облаци с ниска плътност, които са на по-големи разстояния от ядрото и скорости на газ от около 500 до 1000 км / сек. Освен Seyferts, други подкласове на радио-тихи галактики включват радио-тихи квазари и LINER.
Галактиките с ниска йонизация на ядрените емисии (LINER) са много подобни на галактиките Сейферт 2, с изключение на техните линии с ниска йонизация (както подсказва името), които са доста силни. Те са AGN с най-ниска осветеност в съществуването и често се чуди дали в действителност се захранват от аккреция към свръхмасивна черна дупка.
Радиозвуковите галактики също могат да бъдат подразделени на категории като радио галактики, квазари и блазари. Както подсказва името, радио галактиките са елиптични галактики, които са силни излъчватели на радиовълни. Квазарите са най-светещият тип AGN, които имат спектри, подобни на Seyferts.
Те обаче се различават по това, че техните звездни характеристики на абсорбция са слаби или липсват (което означава, че те вероятно са по-малко плътни по отношение на газ) и тесните емисионни линии са по-слаби от широките линии, наблюдавани в Seyferts. Блазарите са силно променлив клас на AGN, които са радиоизточници, но не показват емисионни линии в техните спектри.
Откриване:
Исторически погледнато, в рамките на центровете на галактиките са наблюдавани редица характеристики, които позволяват да бъдат идентифицирани като AGN. Например, когато дискът за натрупване може да се види директно, могат да се видят ядрено-оптични емисии. Всеки път, когато дискът за натрупване е затъмнен от газ и прах близо до ядрото, AGN може да бъде открит от неговите инфрачервени емисии.
След това са широките и тесни линии за оптични емисии, които са свързани с различни видове AGN. В първия случай те се получават винаги, когато студен материал е близо до черната дупка и са резултат от излъчващия се материал, който се върти около черната дупка с високи скорости (причинявайки редица доплеровски измествания на излъчените фотони). В първия случай виновникът е по-далечният студен материал, което води до по-тесни емисионни линии.
На следващо място, има радиоконтинуум и рентгенов континуум. Докато радиоизлъчванията винаги са резултат от струята, рентгеновите емисии могат да възникнат или от струята, или от горещата корона, където електромагнитното излъчване се разпръсва. Последно, има рентгенови емисии, които се появяват, когато рентгеновите емисии осветяват студения тежък материал, който се намира между него и ядрото.
Тези знаци, самостоятелно или в комбинация, накараха астрономите да направят многобройни открития в центъра на галактиките, както и да открият различните видове активни ядра там.
Галактиката на Млечния път:
В случая на Млечния път, текущите наблюдения разкриха, че количеството материал, натрупан върху Стрелец А, съответства на неактивно галактическо ядро. Теоретизира се, че в миналото е имало активно ядро, но оттогава е преминало в радио-тиха фаза. Въпреки това се теоретизира, че може да стане отново активна след няколко милиона (или милиарда) години.
Когато галактиката Андромеда се слее със собствената ни след няколко милиарда години, свръхмасивната черна дупка, която е в нейния център, ще се слее с нашата, произвеждайки много по-масивна и мощна. В този момент ядрото на получената галактика - галактиката Милкдромеда (Андрилки), може би? - със сигурност ще има достатъчно материал, за да бъде активен.
Откриването на активни галактически ядра позволи на астрономите да групират заедно няколко различни класа галактики. Също така позволява на астрономите да разберат как може да се установи размерът на галактиката по поведението в сърцевината й. И последно, това също помогна на астрономите да разберат кои галактики са претърпели сливания в миналото и какво може да ни предстои някой ден.
Написахме много статии за галактики за Space Magazine. Ето какво подхранва двигателя на свръхмасивна черна дупка? Може ли млечният път да стане черна дупка ?, Какво е супермасивна черна дупка?
За повече информация, разгледайте новините на Hubblesite за галактиките и ето научната страница на НАСА за галактиките.
Astronomy Cast също има епизоди за галактически ядра и супермасивни черни дупки. Ето епизод 97: Галактики и Епизод 213: Супермасивни черни дупки.
Източник:
- НАСА - Въведение в AGN
- Уикипедия - активен галактически нуклеус
- Космос - AGN
- Рентгенова астрономия в Кеймбридж - AGN
- Университет в Лестър - AGN
