В 1970-х годах астрономам стало известно о компактном радиоисточнике в центре Галактики Млечный Путь, который они назвали Стрелец А . После многих десятилетий наблюдений и накопления доказательств было высказано предположение, что источником этих радиоизлучений на самом деле был сверхмассивная черная дыра (SMBH). С тех пор астрономы пришли к выводу, что сверхмассивные чёрные дыры лежат в основе каждой большой галактики во Вселенной.
В большинстве случаев эти черные дыры тихие и невидимые, поэтому их невозможно наблюдать напрямую. Но когда материал падает в их массивные пасти, они пылают радиацией, испуская больше света, чем вся остальная галактика вместе взятые. Эти яркие центры известны как активные галактические ядра и являются сильнейшим доказательством существования сверхмассивных черных дыр.
Описание:
Следует отметить, что огромные всплески светимости, наблюдаемые от активных ядер галактик (АЯГ), исходят не от самих сверхмассивных черных дыр. С некоторого времени ученые поняли, что ничто, даже свет, не может ускользнуть от Горизонт событий черной дыры.
Вместо этого массивный всплеск излучения, который включает в себя излучение в радио-, микроволновом, инфракрасном, оптическом, ультрафиолетовом (УФ), рентгеновском и гамма-диапазонах волн, исходит от холодного вещества (газа и пыли), окружающего черный цвет. дыры. Они образуют аккреционные диски, которые вращаются вокруг сверхмассивных черных дыр и постепенно подпитывают их материей.
Невероятная сила тяжести в этой области сжимает материал диска до тех пор, пока температура не достигает миллионов градусов кельвина. Это генерирует яркое излучение, производящее электромагнитную энергию с пиками в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне волн. Над аккреционным диском также образуется корона из горячего материала, которая может рассеивать фотоны до рентгеновских энергий.
Большая часть излучения АЯГ может быть скрыта межзвездным газом и пылью вблизи аккреционного диска, но это, вероятно, будет переизлучено в инфракрасном диапазоне волн. Таким образом, большая часть (если не весь) электромагнитного спектра создается за счет взаимодействия холодной материи с сверхмассивными черными дырами.
Взаимодействие между вращающимся магнитным полем сверхмассивной черной дыры и аккреционным диском также создает мощные магнитные струи, которые запускают материал над и под черной дырой с релятивистскими скоростями (то есть значительной долей скорости света). Эти джеты могут простираться на сотни тысяч световых лет и являются вторым потенциальным источником наблюдаемого излучения.
Типы AGN:
Обычно ученые делят AGN на две категории, которые называются «радиотихые» и «радиогромкие» ядра. Категория радиогромкости соответствует АЯГ, радиоизлучение которых производится аккреционным диском и джетами. Радио-тихие АЯГ проще в том, что выбросы, связанные с реактивной струей, незначительны.
Карл Сейферт открыл первый класс AGN в 1943 году, поэтому теперь они носят его имя. «Сейфертовские галактики» - это тип радиоактивных галактик, которые известны своими эмиссионными линиями, и на их основе подразделяются на две категории. Сейфертовские галактики 1-го типа имеют как узкие, так и уширенные оптические эмиссионные линии, что подразумевает существование облаков из газа высокой плотности, а также скорости газа от 1000 до 5000 км / с вблизи ядра.
Сейферты типа 2, напротив, имеют только узкие линии излучения. Эти узкие линии вызваны облаками газа низкой плотности, которые находятся на больших расстояниях от ядра, и скоростями газа примерно от 500 до 1000 км / с. Помимо Сейфертов, к другим подклассам радиотихих галактик относятся радиоспокойные квазары и ЛАЙНЕРЫ.
Галактики в области ядерных эмиссионных линий с низкой ионизацией (ЛАЙНЕРЫ) очень похожи на галактики Сейферта-2, за исключением их линий низкой ионизации (как следует из названия), которые довольно сильны. Они представляют собой AGN с самой низкой светимостью из существующих, и часто возникает вопрос, действительно ли они питаются от аккреции на сверхмассивную черную дыру.
Художественное изображение активного ядра галактики (АЯГ) в центре галактики. Предоставлено: NASA / CXC / M.Weiss.
Радиогромкие галактики также можно разделить на такие категории, как радиогалактики, квазары и блазары. Как следует из названия, радиогалактики - это эллиптические галактики, которые являются сильными излучателями радиоволн. Квазары являются наиболее ярким типом АЯГ, которые имеют спектры, аналогичные сейфертовским.
Однако они отличаются тем, что их звездные абсорбционные характеристики слабые или отсутствуют (что означает, что они, вероятно, менее плотны с точки зрения газа), а узкие эмиссионные линии слабее, чем широкие линии, наблюдаемые на Сейфертах. Блазары - это очень изменчивый класс AGN, которые являются радиоисточниками, но не отображают эмиссионные линии в своих спектрах.
Обнаружение:
Исторически сложилось так, что в центрах галактик был обнаружен ряд особенностей, которые позволили идентифицировать их как AGN. Например, всякий раз, когда аккреционный диск можно увидеть прямо, можно увидеть ядерно-оптическое излучение. Когда аккреционный диск закрыт газом и пылью вблизи ядра, AGN можно обнаружить по его инфракрасному излучению.
Затем есть широкие и узкие оптические эмиссионные линии, которые связаны с различными типами АЯГ. В первом случае они возникают всякий раз, когда холодный материал приближается к черной дыре, и являются результатом излучающего материала, вращающегося вокруг черной дыры с высокими скоростями (вызывая диапазон доплеровских сдвигов излучаемых фотонов). В первом случае виноват более удаленный холодный материал, что приводит к более узким линиям излучения.
Снимок, сделанный космическим телескопом Хаббла, показывает джет длиной 5000 световых лет, выброшенный из активной галактики M87. Предоставлено: НАСА / Группа наследия Хаббла (STScI / AURA).
Затем идут континуум радиоволн и континуум рентгеновских лучей. В то время как радиоизлучение всегда является результатом струи, рентгеновское излучение может возникать либо от струи, либо от горячей короны, где рассеивается электромагнитное излучение. Наконец, есть рентгеновское линейное излучение, которое происходит, когда рентгеновское излучение освещает холодный тяжелый материал, который находится между ним и ядром.
Эти знаки, по отдельности или в сочетании, побудили астрономов сделать многочисленные открытия в центре галактик, а также различить различные типы активных ядер.
Галактика Млечный Путь:
В случае Млечного Пути постоянные наблюдения показали, что количество материала, накопившегося на Стрельце А, соответствует неактивному галактическому ядру. Было высказано предположение, что в прошлом у него было активное ядро, но с тех пор оно перешло в фазу радиоспокойствия. Однако есть теория, что он может снова стать активным через несколько миллионов (или миллиардов) лет.
Когда Галактика Андромеды сливается с нашей Через несколько миллиардов лет сверхмассивная черная дыра, которая находится в ее центре, сольется с нашей, создавая гораздо более массивную и мощную. На этом месте, возможно, ядро образовавшейся галактики - Галактика Милкдромеда (Андрилки)? - материала для активной деятельности наверняка будет достаточно.
Открытие активных ядер галактик позволило астрономам сгруппировать вместе несколько различных классов галактик. Это также позволило астрономам понять, как размер галактики можно определить по поведению ее ядра. И, наконец, это также помогло астрономам понять, какие галактики подвергались слиянию в прошлом и что может произойти с нашими собственными когда-нибудь.
Мы написали много статей о галактиках для Universe Today. Вот Что питает двигатель сверхмассивной черной дыры? , Может ли Млечный Путь стать черной дырой? , Что такое сверхмассивная черная дыра? , Включение сверхмассивной черной дыры , Что происходит при столкновении сверхмассивных черных дыр? .
Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с Новости Хабблсайта о галактиках , а вот Научная страница НАСА по галактикам .
В Astronomy Cast также есть эпизоды о ядрах галактик и сверхмассивных черных дырах. Вот Эпизод 97: Галактики а также Эпизод 213: Сверхмассивные черные дыры .
Источник: