Объекты глубокого космоса > Галактики > Активное галактическое ядро
Художественная интерпретация аккреционного диска сверхмассивной черной дыры, подпитывающей галактику в активном состоянии.
1970-е годы стали неким переломным моментом для астрономии. Дело в небольшом радиоисточнике, подававшем сигналы из центра Млечного Пути. Ему дали название Стрелец А. Десятилетняя слежка и теории позволили понять, что мы смотрим на сверхмассивную черную дыру (СЧД). С того самого момента ученые начали думать, что каждая крупная галактика располагает подобным объектом.
Большую часть своего существования СЧД проводят в тишине и покое, поэтому их нельзя заметить или отследить. Но как только поблизости оказывается материал, они просыпаются и взрываются излучением, создавая больше свечения, чем способна предложить галактика. Эти яркие участки именуют активными ядрами галактики, доказывающих наличие СЧД.
Описание
Что же такое активное ядро галактики? Важно начать с того, что яркие всплески не производятся сверхмассивной черной дырой. Ведь этот объект не выпускает даже крошечные частицы света. Вместо этого поток спектра высвобождается из холодного вещества (пыль и газ), окружающего черные дыры. Это аккреционные диски, являющиеся подпиткой для дыры.
Строение активного ядра галактики
В этих участках царствует мощная сила тяжести, поэтому сжимает материал диска, пока температура не достигнет отметки в миллион кельвинов. Именно этот процесс и создает электромагнитную энергию в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне. Над аккреционным диском также появляется корона, способная рассеивать фотоны до уровня энергии, получаемой из рентгеновских лучей.
Иногда пылевые и газовые дымки скрывают большую часть излучения, но тогда их можно отследить в инфракрасном диапазоне. Так что процесс заключается в контакте холодного вещества и сверхмассивной черной дыры. В этот момент также создаются сильные магнитные струи, зажигающие материал над или под черной дырой. Они могут выстреливаться на сотни тысяч световых лет и выступают второй причиной излучения.
Разновидность
Существует две разновидности активных ядер галактик: «тихие» и «громкие». Вторые представлены радиоизлучением, созданным аккреционным диском и струями. Тихие намного проще, потому что наблюдается лишь незначительный объем излучения.
Первую категорию нашел Карл Сейферт в 1943 году. Именно поэтому их называют «сейфертовские галактики» – тихие активные галактические ядра с примечательными эмиссионными линиями. Их делят на два типа. Сейферт 1 – галактики с узкими и расширенными оптическими эмиссионными линиями. Это значит, что там присутствуют плотные газовые облака, в которых скорость газа возле ядра достигает 1000-5000 км/с.
У Сейферт 2 присутствуют исключительно узкие линии излучения, созданные газовыми облаками с низкой плотностью. Они отдалены от ядра, а скорость – 500-1000 км/с. Среди прочих подклассов тихих есть квазары и LINER (регионы с низкой ионизацией ядерных излучений). Она напоминают Сейферты 2, но линии с низкой ионизацией достаточно сильны.
Художественная интерпретация активного галактического ядра.
У громких также есть свои виды: радиогалактики, квазары и блазары. Первые – эллиптические с сильным излучением радиоволн. Наиболее яркий тип – квазары, спектры которых напоминают сейферты. Но они менее плотные по газовому соотношению, а узкие линии слабее широких в сейфертах. Блазары – радиоисточники, не отображающие эмиссионных линий в спектрах.
Обнаружение
Еще до того, как найти нечто конкретное, в галактических центрах замечались определенные особенности. Например, в аккреционном диске отмечали ядерно-оптические излучения. Как только диск перекрывался пылью или газом возле, можно было увидеть истинную картину в инфракрасном излучении.
Тогда появляются узкие и широкие линии оптического излучения, связанные с разными видами активного галактического ядра. Они формируются каждый раз, когда остывший материал приближается к черной дыре. В результате излучающий материал вращается вокруг черной дыры на высоких скоростях, приводя к диапазону допплеровских смещений освобожденных фотонов.
Струя, выпущенная из галактики М87 (в активном состоянии), достигает 5000 световых лет.
Есть также радио и рентгеновские континуумные излучения. Радио создаются из-за струи, а вот рентгеновские могут быть следствием первой или горячей короны, в которой рассеивается электромагнитное излучение. Нельзя забывать о рентгеновских линиях излучения, вырабатывающихся в период, когда лучи освещают холодный тяжелый материал, расположенный между ними и ядром.
Активное галактическое ядро Млечного Пути
Возвращаясь к Млечному Пути, оказалось, что количество материала, аккрецируемого на Стрелец А, соотносится с неактивным ядром галактики. Возможно, когда-то это было активное ядро, которое потом перешло в фазу радио-покоя. Однако, есть мнение, что через несколько миллионов (миллиардов) лет оно способно пробудиться.
В момент, когда Андромеда и Млечный Путь сольются, «чужая» сверхмассивная черная дыра объединится с нашей и создаст настоящего гигантского монстра. Возможно, это и станет причиной активации ядра.
Обнаружение активных галактических ядер было важным этапом, так как помогло рассортировать галактики по типам. Кроме того, благодаря поведению ядра астрономы научились определять размер всей галактики. Эти знания также дают подсказки насчет того, какие галактики сформировались путем слияния, а каким еще предстоит пройти сквозь этот процесс.
