Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Вторник, 17.01.2017, 07:55

Вселенная Сегодня » 2016 » Ноябрь » 9 » Что такое активное ядро галактики?

09.11.2016
Что такое активное ядро галактики?
Автор: Matt Williams

Художественная иллюстрация, показывающая аккреционный диск вокруг сверхмассивной чёрной дыры, который питает активную галактику. Предоставлено: NASA/Dana Berry, SkyWorks Digital.

В 1970-е годы астрономы узнали о компактном радиоисточнике в центре галактики Млечный Путь, который они назвали Стрелец А. Спустя несколько десятилетий наблюдений и сбора доказательств, они выдвинули теорию о том, что источник этого радиоизлучения был на самом деле сверхмассивной чёрной дырой. С этого времени астрономы пришли к выводу, что сверхмассивные чёрные дыры есть в сердце каждой большой галактики во Вселенной.


Большую часть времени эти чёрные дыры тихие и невидимые, следовательно их нельзя наблюдать напрямую. Но во времена, когда вещество падает в их огромную пасть, они испускают излучение, извергая больше света, чем вся остальная галактика вместе взятая. Эти яркие центры называют активными ядрами галактик, и они являются самым убедительным доказательством существования сверхмассивных чёрных дыр.

Описание:

Следует отметить, что множество вспышек в светимости, наблюдаемых из активных ядер галактик, исходили не от самих сверхмассивных чёрных дыр. С течением времени учёные поняли, что ничего, даже свет, не может покинуть горизонт событий чёрной дыры.



Вместо этого, массивные вспышки излучения, которые включают в себя излучение в радио-, микроволновом, инфракрасном, оптическом, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма диапазоне длин волн, исходят от холодной материи (газа и пыли), которая окружает чёрные дыры. Той, что в аккреционном диске, вращающемся вокруг сверхмассивной чёрной дыры, и постепенно поедаемой из него материей.

Невероятная сила гравитации в этом регионе сжимает вещество аккреционного диска, пока оно не достигнет миллионов градусов Кельвина. Это генерирует яркое излучение, производящее электромагнитную энергию, которое достигает своего пика в оптическом-ультрафиолетовом диапазонах длин волн. Также над аккреционным диском образуется корона горячего вещества, которое может разогнать фотоны до рентгеновских энергий.

Большая доля излучения активного ядра галактики может скрываться за межзвёздными газом и пылью, близкими к аккреционному диску, но она скорее всего будет повторно излучаться в инфракрасном диапазоне длин волн. Как таковая, большая часть (если не вся) электромагнитного спектра производится за счёт взаимодействия холодной материи со сверхмассивными чёрными дырами.

Взаимодействие между вращающимся магнитным полем сверхмассивной чёрной дыры и аккреционным диском также производит мощные магнитные джеты (релятивистские струи), которые выбрасываются над и под чёрной дырой на релятивистских скоростях (т.е. на значительной части скорости света). Эти джеты могут распространяться на сотни тысяч световых лет, и являются вторым потенциальным источником наблюдаемого излучения.



Типы активных ядер галактик:

Как правило, учёные делят активные ядра галактик на две категории, которые называются "радиотихие" и "радиогромкие" ядра. Категория радиогромких ядер соответствует активным ядрам галактик, которые имеют радиоизлучение, производимое как аккреционным диском, так и джетами. Радиотихие активные ядра галактик проще в том, что любое излучение, связанное с джетом, незначительно.

Карл Сейферт открыл первый класс активных ядер галактик в 1943 году, вот почему они теперь носят его имя. Сейфертовские галактики имеют радиотихие активные ядра галактик, известные за их спектральные линии, и подразделяются на две категории на их основе. Сейфертовские галактики 1 типа имеют как узкую, так и расширенную оптическую спектральную линию, которые подразумевают существование газовых облаков высокой плотности, а также скорости газа между 1000 и 5000 км/с около ядер.

Сейфертовские галактики 2 типа, в сравнении, имеют только узкие спектральные линии. Эти узкие линии вызваны низкой плотностью газовых облаков, находящихся на больших расстояниях от ядер, а скорость газа составляет 500-1000 км/с. Другие подклассы радиотихих галактик включают радиотихие квазары и LINER-галактики (LINER - это аббревиатура Low-ionization nuclear emission-line region, или в переводе, область спектральных линий низкой атомной ионизации).

LINER-галактики очень похожи на сейфертовские галактики 2 типа, за исключением их линий низкой ионизации (как предполагает название), которые достаточно сильны. Это по существу активные ядра галактик с самой низкой светимостью, и часто возникает вопрос, на самом ли деле они питаются с помощью аккреции в сверхмассивную чёрную дыру.

Иллюстрация активного ядра галактики в центре галактики. Предоставлено: NASA/CXC/M.Weiss.

Радиогромкие галактики также подразделяются на радиогалактики, квазары и блазары. Радиогалактики - это эллиптические галактики, являющиеся сильными источниками радиоволн. Квазары - это самый яркий тип активных ядер галактик, имеющий спектр излучения, аналогичный сейфертовским галактикам.

Однако они отличаются тем, что их способность звёздного поглощения слаба или отсутствует (они скорее всего менее плотные), а узкие спектральные линии слабее широких, видимых у сейфертовских галактик. Блазары - это высоко изменчивый класс активных ядер галактик, является радиоисточником, но не имеет спектральных линий в их спектре.

Обнаружение:

Исторически, ряд признаков, наблюдаемых в центрах галактик, позволяет идентифицировать их как активные ядра галактик. Например, когда аккреционный диск видно напрямую, можно увидеть оптические спектральные линии. Когда аккреционный диск скрыт газом и пылью, находящимися близко к ядрам, активные ядра галактик можно обнаружить по инфракрасным спектральным линиям.

Тогда есть широкие и узкие оптические спектральные линии, которые ассоциируются с различными типами активных ядер галактик. В первом случае, они образуются, когда холодное вещество близко к чёрной дыре, и являются результатом излучающего вещества, вращающегося вокруг чёрной дыры с высокой скоростью (вызывая ряд доплеровских сдвигов испущенных фотонов). Во втором случае, более далёкое холодное вещество является виновником происхождения более узких спектральных линий.

Фотография, сделанная космическим телескопом "Хаббл", релятивистской струи 5000 световых лет в длину, выброшенной из активной галактики М87. Предоставлено: NASA/The Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

Существуют непрерывные радио- и рентгеновские спектры. Тогда как радиоизлучение всегда является результатом джета, рентгеновское излучение может появляться либо из джета, либо из горячей короны, где рассеивается электромагнитное излучение. Наконец, существуют рентгеновские спектры, которые происходят, когда рентгеновское излучение освещает холодное тяжёлое вещество, которое лежит между ним и ядром.

Эти признаки, по отдельности или вместе, привели астрономов к многочисленным обнаружениям активных ядер в центрах галактик, а также к разделению их на различные типы.


В случае с Млечным Путём, постоянное наблюдение показало, что количество вещества вокруг Стрельца А согласуется с нахождением там неактивного ядра галактики. Учёные предположили, что наша галактика имела активное ядро в своём прошлом, но затем перешла радиотихую фазу. Однако имеется теория, что она снова может стать активной через несколько миллионов или миллиардов лет.

Когда галактика Андромеда сольётся с нашей галактикой через несколько миллиардов лет, сверхмассивная чёрная дыра в её центре тоже сольётся с нашей, создав тем самым гораздо более массивную чёрную дыру. В тот момент ядро итоговой галактики (под названием Milkdromeda или Andrilky) определённо будет иметь достаточно вещества, чтобы сделать галактику активной.



Открытие активных ядер галактик позволило астрономам сгруппировать вместе несколько различных классов галактик. Это также позволило им понять, как можно различать размеры галактик по поведению их ядер. И наконец, это помогло астрономам понять, какие галактики подверглись слиянию в прошлом, и что может произойти с нашей собственной галактикой когда-нибудь.


Название прочитанной вами статьи "Что такое активное ядро галактики?".

Похожие статьи:
Категория: Космический справочник | Просмотров: 192 | Теги: галактики, активное ядро галактики | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]