1970ndatel said astronoomid teada Linnutee galaktika keskmes asuvast kompaktsest raadioallikast - mille nad nimetasid Ambur A. Pärast paljude aastakümnete pikkuseid vaatlusi ja kogutud tõendeid teoreetiliselt arvati, et nende raadioemissioonide allikas oli tegelikult supermassiivne must auk (SMBH). Sellest ajast peale on astronoomid hakanud teoretiseerima, et SMBH-d on universumi iga suure galaktika keskmes.
Enamasti on need mustad augud vaiksed ja nähtamatud, seega on neid otse jälgida võimatu. Kuid aegadel, kui materjal langeb nende massiivsetesse moodustistesse, lõõmavad nad kiirgusega, eraldades rohkem valgust kui ülejäänud galaktikad kokku. Neid eredaid keskmeid nimetatakse aktiivseks galaktiliseks tuumaks ja need on SMBH-de olemasolu tugevaim tõestus.
Kirjeldus:
Tuleb märkida, et aktiivsete galaktiliste tuumade (AGN) täheldatud tohutud heleduse purunemised ei pärine iseenesest supermassiivsetest mustadest aukudest. Juba mõnda aega on teadlased mõistnud, et miski, isegi mitte valgus, ei pääse musta augu sündmushorisondist.
Selle asemel tuleb massilist kiirguse purunemist - mis hõlmab raadio-, mikrolaine-, infrapuna-, optiliste, ultraviolett (UV), röntgen- ja gammakiirguse lainealade emissiooni - musta värvi ümbritsevast külmast ainest (gaas ja tolm) augud. Need moodustavad akrüülkettad, mis tiirlevad supermassiivsetest mustadest aukudest, ja järk-järgult nende toitmine on oluline.
Selle piirkonna uskumatu raskusjõud surub ketta materjali kokku, kuni see jõuab miljonite kraadideni kelvinites. See tekitab ereda kiirguse, andes elektromagnetilist energiat, mille tipud on optilis-UV laineribas. Kuuma materjali koroon moodustub ka akretsiooniketta kohal ja see võib hajutada footoneid kuni röntgenienergiateni.
Suure osa AGN-i kiirgusest võib varjata akrüülkihi lähedal asuv tähtedevaheline gaas ja tolm, kuid see kiirgab tõenäoliselt uuesti infrapunakiirguse laineala. Seega toodetakse suurem osa (kui mitte kogu) elektromagnetilisest spektrist külma aine vastasmõjul SMBH-dega.
Supermassiivse musta augu pöörleva magnetvälja ja akretsioonketta vahelist interaktsiooni luuakse ka võimsaid magneteid, mis tulistavad materjali mustast aukust kõrgemal ja all relativistlikel kiirustel (st olulise osa valguse kiirusest). Need joad võivad ulatuda sadadesse tuhandetesse valgusaastatesse ja on vaatlusliku kiirguse teine potentsiaalne allikas.
AGN-i tüübid:
Tavaliselt jagavad teadlased AGN-i kahte kategooriasse, mida nimetatakse "raadiovaikseks" ja "raadiovaljuks" tuumadeks. Raadio-valju kategooria vastab AGN-idele, mille raadioemissioonid on tekitatud nii aktuatsioonketta kui ka düüside poolt. Raadiovaiksed AGN-id on lihtsamad, kuna igasugune joa või joaga seotud emissioon on tühine.
Carl Seyfert avastas AGN-i esimese klassi 1943. aastal, mistõttu kannavad nad nüüd tema nime. “Seyferti galaktikad” on raadiovaikse AGN tüüp, mis on tuntud oma emissioonijoonte poolest ja jaguneb nende põhjal kahte kategooriasse. 1. tüüpi Seyferti galaktikatel on nii kitsad kui ka laiendatud optilise emissiooni jooned, mis eeldab kõrge tihedusega gaasi pilvede olemasolu ning tuuma lähedal gaasi kiirust vahemikus 1000–5000 km / s.
Tüüp 2 Seyfertidel on seevastu ainult kitsad heitmeliinid. Need kitsad jooned on põhjustatud tuumast kaugemal asuvatest madala tihedusega gaasipilvedest ja gaasi kiirusest umbes 500–1000 km / s. Nagu Seyferts, hõlmavad muud raadiovaikste galaktikate alamklassid raadiovaiksed kvaasid ja LINERid.
Madala ionisatsiooniga tuumaemissioonpiirkonna galaktikad (LINERid) on väga sarnased Seyfert 2 galaktikatega, välja arvatud nende madala ionisatsiooniga jooned (nagu nimigi ütleb), mis on üsna tugevad. Need on väikseima heledusega AGN olemasolul ja sageli tekib küsimus, kas neid tegelikult toidab ülikergele mustale augule sisenemine.
Raadiohäälega galaktikaid saab jagada ka sellistesse kategooriatesse nagu raadiogalaktikad, kvaasarid ja basaarid. Nagu nimigi ütleb, on raadiogalaktikad elliptilised galaktikad, mis eraldavad tugevalt raadiolaineid. Kvasarid on kõige helendavam AGN-i tüüp, mille spektrid on sarnased Seyfertsiga.
Kuid need on erinevad selle poolest, et nende tähe neeldumisomadused on nõrgad või puuduvad (st gaasi osas on need tõenäoliselt vähem tihedad) ja kitsad emissioonijooned on nõrgemad kui Seyfertsis nähtud laiad jooned. Blazaarid on AGN-i väga varieeruvad klassid, mis on raadioallikad, kuid mille spektris emissioonijooni ei kuvata.
Märkamine:
Ajalooliselt on galaktikate tsentrites täheldatud mitmeid tunnuseid, mis võimaldasid neid tuvastada AGN-dena. Näiteks kui akretsiooniketast saab otse näha, võib näha ka tuuma-optilisi emissioone. Kui tuuma lähedal asuvat gaasi ja tolmu varjab akretsiooniketas, saab selle infrapunakiirguse abil tuvastada AGN-i.
Siis on laiad ja kitsad optilise emissiooni read, mis on seotud erinevat tüüpi AGN-iga. Esimesel juhul toodetakse neid alati, kui külm materjal on musta augu lähedal, ja need on tingitud kiirgavast materjalist, mis pöörleb ümber musta augu suure kiirusega (põhjustades eralduvate footonite Doppleri nihkeid). Esimesel juhul on süüdlaseks kaugem külm materjal, mille tulemuseks on kitsamad heitmejooned.
Järgmisena on raadioside ja röntgenkiirguse pidev kiirgus. Kui raadiokiirgus on alati reaktiivjoa tulemus, võib röntgenkiirgus tekkida kas reaktiivjoast või kuumast koroonast, kus elektromagnetiline kiirgus on hajutatud. Viimaseks on röntgenkiirguse emissioonid, mis tekivad siis, kui röntgenkiirgus valgustab selle ja tuuma vahel asuvat külma rasket materjali.
Need märgid, üksi või koos, on pannud astronoomid tegema galaktikate keskpunktis arvukalt tuvastusi, samuti leidma erinevat tüüpi aktiivseid tuumasid.
Linnutee galaktika:
Linnutee puhul on pidev vaatlus näidanud, et Sagitarrius A-le kogunenud materjali kogus on kooskõlas inaktiivse galaktilise tuumaga. Teoreetiliselt on varem olnud sellel aktiivne tuum, kuid sellest ajast alates on see muutunud raadiovaiksesse faasi. Siiski on teoreetiliselt arvestatud sellega, et see võib mõne miljoni (või miljardi) aasta pärast taas aktiivseks muutuda.
Kui Andromeda galaktika sulandub mõne miljardi aasta pärast meie omaga, ühineb selle keskmes olev supermassiivne must auk meie omaga, saades palju massiivsema ja võimsama. Sel hetkel on tekkinud galaktika tuum - Milkdromeda (Andrilky) galaktika? - tal on aktiivsuseks kindlasti piisavalt materjali.
Aktiivsete galaktiliste tuumade avastamine on võimaldanud astronoomidel rühmitada mitu erinevat galaktikate klassi. Samuti on astronoomidel lubatud mõista, kuidas galaktika suurust saab eristada käitumises. Ja viimane, see on aidanud ka astronoomidel mõista, millised galaktikad on varem ühinemised läbi viinud ja mis võiksid kunagi meie endi jaoks tulla.
Oleme ajakirjale Space Magazine kirjutanud palju galaktikaid käsitlevaid artikleid. Siit saate teada, mis kütab ülimassiivse musta augu mootorit? Kas Linnutee võib muutuda mustaks auguks? Mis on supermassiivseks mustaks auguks? Kui lülitate sisse supermassiivse musta augu, mis juhtub, kui supermassiivsed mustad augud põrkuvad ?.
Lisateabe saamiseks vaadake Hubblesite'i uudisteateid galaktikate kohta ja siin on NASA teaduste leht galaktikate kohta.
Astronoomiaosakonnas on ka episoode galaktiliste tuumade ja supermassiivsete mustade aukude kohta. Siin on osa Episood 97: Galaktikad ja Episood 213: Supermassiivsed mustad augud.
Allikas:
- NASA - sissejuhatus AGN-i
- Vikipeedia - aktiivne galaktiline tuum
- Kosmos - AGN
- Cambridge'i röntgeniastronoomia - AGN
- Leicesteri ülikool - AGN
