På 1970-talet blev astronomer medvetna om en kompakt radiokälla i mitten av Vintergalaxen - som de kallade Skytten A. Efter många decennier av observationer och monteringsbevis, teoretiserades det att källan till dessa radioutsläpp i själva verket var en supermassivt svart hål (SMBH). Sedan den tiden har astronomer kommit att teoretisera att SMBH: er i hjärtat av varje stor galax i universum.
De flesta av tiden är dessa svarta hål tyst och osynliga, vilket är omöjligt att observera direkt. Men under de tider när materialet faller in i deras massiva trollar, flammar de av strålning och släpper ut mer ljus än resten av galaxen tillsammans. Dessa ljusa centra är det som kallas Active Galactic Nuclei och är det starkaste beviset för att det finns SMBH.
Beskrivning:
Det bör noteras att de enorma ljusutbrotten som observerats från Active Galactic Nuclei (AGN) inte kommer från själva supermassiva svarta hålen. Under en tid har forskare förstått att ingenting, inte ens ljus, kan undkomma händelsens horisont i ett svart hål.
Istället kommer den enorma strålningen av strålning - som inkluderar utsläpp i radio, mikrovågsugn, infraröd, optisk, ultraviolett (UV), röntgenstråle och gammastrålsvågband - från kallt material (gas och damm) som omger det svarta hål. Dessa bildar ackretionsskivor som kretsar kring de supermassiva svarta hålen och gradvis matar dem materia.
Den otroliga tyngdkraften i detta område komprimerar skivans material tills den når miljoner grader kelvin. Detta genererar ljus strålning och producerar elektromagnetisk energi som toppar sig i det optiska UV-vågbandet. En korona av hett material bildar också ovanför ackretionsskivan och kan sprida fotoner upp till röntgenenergier.
En stor del av AGN: s strålning kan tömmas av interstellar gas och damm nära tillskärningsskivan, men detta kommer troligen att utstrålas vid det infraröda vågbandet. Som sådan produceras de flesta (om inte alla) av det elektromagnetiska spektrumet genom interaktion mellan kall materia och SMBH: er.
Interaktionen mellan det supermassiva svarta hålets roterande magnetfält och ackretionsskivan skapar också kraftfulla magnetiska strålar som avfyrar material över och under det svarta hålet med relativistiska hastigheter (dvs. en betydande bråkdel av ljusets hastighet). Dessa strålar kan sträcka sig över hundratusentals ljusår och är en andra potentiell källa för observerad strålning.
Typer av AGN:
Vanligtvis delar forskare AGN i två kategorier, som kallas "radio-tyst" och "radio-hög" kärnor. Den radiohöga kategorin motsvarar AGN: er som har radioutsläpp producerade av både ackretionsskivan och jetstrålarna. Radio-tyst AGN är enklare, eftersom alla jet- eller jetrelaterade utsläpp är försumbara.
Carl Seyfert upptäckte den första klassen av AGN 1943, varför de nu bär hans namn. "Seyfert-galaxer" är en typ av radiostilla AGN som är kända för sina utsläppslinjer och är indelade i två kategorier baserade på dem. Seyfert-galaxer av typ 1 har både smala och bredda optiska utsläppslinjer, vilket innebär att det finns moln av gas med hög densitet, liksom gashastigheter mellan 1000 - 5000 km / s nära kärnan.
Typ 2 Seyferts har däremot endast smala utsläppslinjer. Dessa smala linjer orsakas av gasmoln med låg densitet som är på större avstånd från kärnan och gashastigheter på cirka 500 till 1000 km / s. Förutom Seyferts inkluderar andra underklasser av radio-tyst galaxer radio-tyst kvasarer och LINER.
Galaxer med låg ionisering av kärnkraftsemissionslinjer (LINER) liknar Seyfert 2-galaxer, med undantag för deras låga joniseringslinjer (som namnet antyder), som är ganska starka. De är den lägsta-ljusstyrka AGN som finns, och det undras ofta om de i själva verket drivs av tillträde till ett supermassivt svart hål.
Radiohöga galaxer kan också delas upp i kategorier som radiogalaxer, kvasarer och blazarer. Som namnet antyder är radiogalaxer elliptiska galaxer som är starka sändare av radiovågor. Kvasarer är den mest lysande typen av AGN, som har spektra som liknar Seyferts.
De skiljer sig emellertid av att deras stellära absorptionsegenskaper är svaga eller frånvarande (vilket betyder att de troligen är mindre täta med avseende på gas) och de smala utsläppslinjerna är svagare än de breda linjerna som ses i Seyferts. Blazars är en mycket variabel klass av AGN som är radiokällor, men visar inte utsläppslinjer i deras spektra.
Upptäckt:
Historiskt sett har ett antal funktioner observerats inom galaxcentrumen som har gjort det möjligt att identifiera dem som AGN. Till exempel kan närhelst diskretionsdisken ses direkt, kärnoptiska utsläpp. Varje gång ackretionsskivan döljs av gas och damm nära kärnan, kan en AGN detekteras genom dess infraröda utsläpp.
Sedan finns det de breda och smala optiska emissionslinjerna som är associerade med olika typer av AGN. I det tidigare fallet produceras de när kall material ligger nära det svarta hålet, och är resultatet av det utsändande materialet som roterar runt det svarta hålet med höga hastigheter (orsakar en rad Doppler-förskjutningar av de utsända fotonerna). I det förstnämnda fallet är den mer avlägsna kalla materialen den skyldige, vilket resulterar i smalare utsläppslinjer.
Därefter finns det radiokontinuum- och röntgenkontinuumutsläpp. Medan radioutsläpp alltid är resultatet av strålen, kan röntgenutsläpp uppstå från antingen strålen eller den korta korona, där elektromagnetisk strålning är spridd. Till sist finns det röntgenstråleutsläpp, som uppstår när röntgenutsläpp belyser det kalla tunga materialet som ligger mellan det och kärnan.
Dessa tecken, ensamma eller i kombination, har fått astronomer att göra många upptäckter i centrum av galaxerna, samt att urskilja olika typer av aktiva kärnor där ute.
Milky Way Galaxy:
När det gäller mjölkvägen har pågående observationer avslöjat att mängden material som tillförs Sagitarrius A överensstämmer med en inaktiv galaktisk kärna. Det har teoretiserats att den hade en aktiv kärna tidigare, men har sedan övergått till en radio-tyst fas. Men det har också teoretiserats att det kan bli aktivt igen inom några miljoner (eller miljarder) år.
När Andromeda-galaxen slås samman med vår egen om några miljarder år kommer det supermassiva svarta hålet som är i centrum att smälta samman med vårt eget och producera ett mycket mer massivt och kraftfullt hål. Vid denna punkt kanske kärnan i den resulterande galaxen - Milkdromeda (Andrilky) galaxen? - kommer säkert att ha tillräckligt med material för att det ska vara aktivt.
Upptäckten av aktiva galaktiska kärnor har gjort det möjligt för astronomer att gruppera flera olika galaxklasser. Det är också tillåtet astronomer att förstå hur en galaxs storlek kan urskiljas av beteendet i dess kärna. Och sist har det också hjälpt astronomer att förstå vilka galaxer som har genomgått sammanslagningar tidigare, och vad som kunde komma på vår egen dag.
Vi har skrivit många artiklar om galaxer för Space Magazine. Här är vad som drivs motorn i ett supermassivt svart hål? Kan mjölkvägen bli ett svart hål? Vad är ett supermassivt svart hål? Vänta på ett supermassivt svart hål, vad händer när supermassiva svarta hål kolliderar?
För mer information, kolla in Hubblesites nyhetsmeddelanden om galaxer och här är NASA: s vetenskapssida om galaxer.
Astronomy Cast har också avsnitt om galaktiska kärnor och supermassiva svarta hål. Här är avsnitt 97: Galaxer och avsnitt 213: Supermassive Black Holes.
Källa:
- NASA - Introduktion till AGN
- Wikipedia - Aktiv galaktisk kärna
- Kosmos - AGN
- Cambridge X-Ray Astronomy - AGN
- University of Leicester - AGN
