Hvad er aktive galaktiske kerner?

I 1970'erne, astronomer blev opmærksomme på en kompakt radiokilde i centrum af Mælkevejsgalaksen – som de kaldte Sagittarius A. Efter mange årtiers observation og stigende beviser, det blev teoretiseret, at kilden til disse radioemissioner i virkeligheden var et supermassivt sort hul (SMBH). Siden den gang, astronomer er kommet til at teoretisere, at SMBH er i hjertet af enhver stor galakse i universet.

Det meste af tiden, disse sorte huller er stille og usynlige, dermed umuligt at observere direkte. Men i de tider, hvor materiale falder ned i deres massive maws, de flammer af stråling, udsender mere lys end resten af ​​galaksen tilsammen. Disse lyse centre er det, der er kendt som Active Galactic Nuclei, og er det stærkeste bevis for eksistensen af ​​SMBH'er.

Beskrivelse:

Det skal bemærkes, at de enorme udbrud i lysstyrke observeret fra Active Galactic Nuclei (AGN'er) ikke kommer fra selve de supermassive sorte huller. I nogen tid, videnskabsmænd har forstået, at intet, ikke engang lys, kan undslippe Event Horizon af et sort hul.

I stedet, det massive udbrud af stråling – som inkluderer emissioner i radioen, mikroovn, infrarød, optisk, ultraviolet (UV), Røntgen- og gammastrålebølgebånd - kommer fra koldt stof (gas og støv), der omgiver de sorte huller. Disse danner tilvækstskiver, der kredser om de supermassive sorte huller, og gradvist at fodre dem betyder noget.

Den utrolige tyngdekraft i dette område komprimerer skivens materiale, indtil det når millioner af grader kelvin. Dette genererer lys stråling, producerer elektromagnetisk energi, der topper i det optiske UV-bølgebånd. En korona af varmt materiale dannes også over accretionsskiven, og kan sprede fotoner op til røntgenenergier.

En stor del af AGN's stråling kan være tilsløret af interstellar gas og støv tæt på tilvækstskiven, men dette vil sandsynligvis blive genudstrålet ved det infrarøde bølgebånd. Som sådan, det meste (hvis ikke hele) af det elektromagnetiske spektrum produceres gennem interaktionen af ​​koldt stof med SMBH'er.

Samspillet mellem det supermassive sorte huls roterende magnetfelt og akkretionsskiven skaber også kraftige magnetiske stråler, der affyrer materiale over og under det sorte hul med relativistiske hastigheder (dvs. en betydelig brøkdel af lysets hastighed). Disse jetfly kan strække sig i hundredtusindvis af lysår, og er en anden potentiel kilde til observeret stråling.

Typer af AGN:

Typisk, forskere opdeler AGN i to kategorier, som omtales som "radiostille" og "radiolydte" kerner. Kategorien radiohøjt svarer til AGN'er, der har radioemissioner produceret af både accretion disken og jetflyene. Radiostille AGN'er er enklere, ved at enhver jet- eller jet-relateret emission er ubetydelig.

Carl Seyfert opdagede den første klasse af AGN i 1943, hvorfor de nu bærer hans navn. "Seyfert-galakser" er en type radiostøjsvag AGN, der er kendt for deres emissionslinjer, og er underopdelt i to kategorier baseret på dem. Type 1 Seyfert-galakser har både smalle og udvidede optiske emissionslinjer, hvilket antyder eksistensen af ​​skyer af gas med høj densitet, samt gashastigheder på mellem 1000 – 5000 km/s nær kernen.

Type 2 Seyferts, i modsætning, har kun smalle emissionslinjer. Disse smalle linjer er forårsaget af gasskyer med lav tæthed, der er i større afstande fra kernen, og gashastigheder på omkring 500 til 1000 km/s. Samt Seyferts, andre underklasser af radiostille galakser omfatter radiostille kvasarer og LINER'er.

Low Ionisation Nuclear Emission-line Region-galakser (LINER'er) ligner meget Seyfert 2-galakser, bortset fra deres lave ioniseringslinjer (som navnet antyder), som er ret stærke. De er den laveste lysstyrke AGN, der findes, og det bliver ofte spekuleret på, om de i virkeligheden er drevet af tilvækst på et supermassivt sort hul.

Radiostærke galakser kan også opdeles i kategorier som radiogalakser, kvasarer, og blazarer. Som navnet antyder, radiogalakser er elliptiske galakser, der er stærke udsender af radiobølger. Kvasarer er den mest lysende type AGN, som har spektre svarende til Seyferts.

Imidlertid, de er forskellige ved, at deres stjerneabsorptionstræk er svage eller fraværende (hvilket betyder, at de sandsynligvis er mindre tætte med hensyn til gas), og de smalle emissionslinjer er svagere end de brede linjer, der ses i Seyferts. Blazarer er en meget variabel klasse af AGN, der er radiokilder, men viser ikke emissionslinjer i deres spektre.

Opdagelse:

Historisk set, en række træk er blevet observeret i galaksernes centre, som har gjort det muligt at identificere dem som AGN'er. For eksempel, når accretion disken kan ses direkte, nuklear-optiske emissioner kan ses. Når accretionsskiven er skjult af gas og støv tæt på kernen, en AGN kan detekteres ved dens infrarøde emissioner.

Så er der de brede og smalle optiske emissionslinjer, der er forbundet med forskellige typer af AGN. I førstnævnte tilfælde, de produceres, når koldt materiale er tæt på det sorte hul, og er resultatet af, at det emitterende materiale kredser rundt om det sorte hul med høje hastigheder (forårsager en række Doppler-forskydninger af de udsendte fotoner). I førstnævnte tilfælde, fjernere koldt materiale er synderen, resulterer i smallere emissionslinjer.

Næste, der er radiokontinuum og røntgenkontinuumemissioner. Mens radioemissioner altid er resultatet af jetflyet, røntgenstråling kan opstå fra enten strålen eller den varme korona, hvor elektromagnetisk stråling er spredt. Sidst, der er røntgenstråleemissioner, som opstår, når røntgen-emissioner belyser det kolde tunge materiale, der ligger mellem det og kernen.

Disse tegn, alene eller i kombination, har fået astronomer til at foretage adskillige påvisninger i centrum af galakser, samt at skelne de forskellige typer af aktive kerner derude.

Mælkevejsgalaksen:

I tilfældet med Mælkevejen, løbende observation har afsløret, at mængden af ​​materiale, der samles på Sagitarrius A, stemmer overens med en inaktiv galaktisk kerne. Det er blevet teoretiseret, at det havde en aktiv kerne i fortiden, men er siden gået over i en radiostille fase. Imidlertid, det er også blevet teoretiseret, at det kan blive aktivt igen om et par millioner (eller milliarder) år.

Når Andromedagalaksen smelter sammen med vores egen om et par milliarder år, det supermassive sorte hul, der er i dets centrum, vil smelte sammen med vores eget, producerer en meget mere massiv og kraftfuld en. På dette tidspunkt, kernen i den resulterende galakse - Milkdromeda (Andrilky) galaksen, måske? – vil helt sikkert have materiale nok til, at det er aktivt.

Opdagelsen af ​​aktive galaktiske kerner har gjort det muligt for astronomer at gruppere flere forskellige klasser af galakser. Det har også gjort det muligt for astronomer at forstå, hvordan en galakses størrelse kan skelnes af adfærden i dens kerne. Og sidst, det har også hjulpet astronomer til at forstå, hvilke galakser der har gennemgået fusioner i fortiden, og hvad der kunne komme for vores egen en dag.