HVAD ER AKTIVE GALAKTISKE KERNER?

Send

I 1970'erne blev astronomer opmærksomme på en kompakt radiokilde i midten af Mælkevejsgalaksen - som de kaldte Skytten A. Efter mange årtiers observation og montering af bevis blev det teoretiseret, at kilden til disse radioemissioner faktisk var en supermassivt sort hul (SMBH). Siden den tid er astronomer kommet til at teoretisere, at SMBH'er er hjertet i enhver stor galakse i universet.

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

Beskrivelse:

Det skal bemærkes, at de enorme bursts i lysstyrke observeret fra Active Galactic Nuclei (AGNs) ikke kommer fra de supermassive sorte huller i sig selv. I nogen tid har videnskabsmænd forstået, at intet, ikke engang lys, kan undslippe begivenhedshorisonten i et sort hul.

I stedet kommer det enorme udbrud af strålinger - der inkluderer emissioner i radio, mikrobølgeovn, infrarød, optisk, ultraviolet (UV), røntgenstråle og gammastråling - fra kulstof (gas og støv), der omgiver det sorte huller. Disse danner akkretionsskiver, der kredser rundt om de supermassive sorte huller og gradvist føder dem noget.

Den utrolige tyngdekraft i dette område komprimerer diskens materiale, indtil den når millioner af grader kelvin. Dette genererer lys stråling og producerer elektromagnetisk energi, der topper sig i det optiske UV-bølgebånd. Der dannes også en korona af varmt materiale over akkretionsskiven og kan sprede fotoner op til røntgenstråle-energier.

En stor del af AGN's stråling kan være skjult af interstellar gas og støv tæt på akkretionsskiven, men dette vil sandsynligvis blive udstrålet ved det infrarøde bølgebånd. Som sådan produceres det meste (hvis ikke alt) af det elektromagnetiske spektrum gennem interaktion af koldt stof med SMBH'er.

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

Typer af AGN:

Forskere opdeler typisk AGN i to kategorier, der benævnes "radiostille" og "radiohøjde" kerner. Den radiohøj kategori svarer til AGN'er, der har radioemissioner produceret af både akkretionsdisken og jetflyene. Radio-stille AGN'er er enklere, idet enhver jet- eller jetrelateret emission er ubetydelig.

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

Type 2 Seyferts har derimod kun smalle emissionslinjer. Disse smalle linier er forårsaget af gasskyer med lav densitet, der er i større afstand fra kernen, og gashastigheder på ca. 500 til 1000 km / s. Foruden Seyferts inkluderer andre underklasser af radio-stille galakser radio-stille kvasarer og LINER.

Nukleare emissionslinjegalakser med lav ionisering (LINER) svarer meget til Seyfert 2-galakser, bortset fra deres lave ioniseringslinjer (som navnet antyder), som er ret stærke. De er den laveste lysstyrke AGN i eksistensen, og det undres ofte, om de faktisk er drevet af akkretion til et supermassivt sort hul.

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

De er dog forskellige, idet deres stjerneabsorberingsegenskaber er svage eller fraværende (hvilket betyder, at de sandsynligvis er mindre tæt med hensyn til gas), og de smalle emissionslinjer er svagere end de brede linjer, der ses i Seyferts. Blazars er en meget variabel klasse af AGN, der er radiokilder, men viser ikke emissionslinjer i deres spektre.

Opdagelse:

Historisk set er der observeret en række funktioner inden for galaksernes centre, der har gjort det muligt for dem at blive identificeret som AGN'er. For eksempel, når akkretionsdisken kan ses direkte, kan nukleære optiske emissioner ses. Hver gang beskyttelsesdisken skjules af gas og støv tæt på kernen, kan en AGN detekteres ved dens infrarøde emissioner.

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

Dernæst er der radiokontinuum og røntgenkontinuumemissioner. Mens radioemissioner altid er et resultat af jetjet, kan røntgenemissioner opstå fra enten jetjet eller den varme korona, hvor elektromagnetisk stråling er spredt. Til sidst er der røntgenstråleemissioner, der opstår, når røntgenemissioner belyser det kolde tunge materiale, der ligger mellem det og kernen.

Disse tegn, alene eller i kombination, har ført til, at astronomer foretager adskillige detektioner i midten af galakserne samt at skelne mellem de forskellige typer aktive kerner derude.

Milky Way Galaxy:

I tilfælde af Mælkevejen har løbende observationer afsløret, at mængden af materiale, der er hævet på Sagitarrius A, stemmer overens med en inaktiv galaktisk kerne. Det er blevet teoretiseret, at det havde en aktiv kerne i fortiden, men har siden overgået til en radio-stille fase. Imidlertid er det også blevet teoretiseret, at det muligvis bliver aktiv igen i løbet af få millioner (eller milliarder) år.

Når Andromeda-galaksen fusionerer med vores egen om nogle få milliarder år, vil det supermassive sorte hul, der er i centrum, fusionere med vores eget og producere et meget mere massivt og magtfuldt hul. På dette tidspunkt er kernen i den resulterende galakse - Milkdromeda (Andrilky) - galaksen, måske? - vil bestemt have nok materiale til, at det kan være aktivt.

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

Vi har skrevet mange artikler om galakser til Space Magazine. Her er hvad der brænder motoren i et supermassivt sort hul ?, Kan mælkevejen blive et sort hul ?, Hvad er et supermassivt sort hul ?, Tænder på et supermassivt sort hul, hvad sker der, når supermassive sorte huller kolliderer ?.

For mere information, se Hubblesites nyhedsmeddelelser om galakser, og her er NASAs videnskabsside om galakser.

Astronomy Cast har også episoder om galaktiske kerner og supermassive sorte huller. Her er afsnit 97: Galakser og afsnit 213: Supermassive sorte huller.

Kilde: