På 1970-tallet ble astronomer klar over en kompakt radiokilde i sentrum av Melkeveisgalaksen - som de kalte Skytten A. Etter mange tiår med observasjon og montering av bevis, ble det teoretisert at kilden til disse radioutslippene faktisk var en supermassivt svart hull (SMBH). Siden den tid har astronomer kommet til å teoretisere at SMBH-er i hjertet av hver eneste store galakse i universet.
Det meste av tiden er disse svarte hullene stille og usynlige, og er dermed umulige å observere direkte. Men i de tider hvor materiale faller ned i de massive tråkkene, brenner de av stråling og slipper ut mer lys enn resten av galaksen til sammen. Disse lyse sentrene er det som kalles Active Galactic Nuclei, og er det sterkeste beviset for eksistensen av SMBHs.
Beskrivelse:
Det skal bemerkes at de enorme lysutbruddene som observeres fra Active Galactic Nuclei (AGNs) ikke kommer fra de supermassive sorte hullene. I noen tid har forskere forstått at ingenting, ikke engang lys, kan unnslippe Event Horisonten i et svart hull.
I stedet kommer det enorme utbruddet av strålinger - som inkluderer utslipp i radio, mikrobølgeovn, infrarød, optisk, ultrafiolett (UV), røntgen- og gammastrålebånd - fra kaldt materiale (gass og støv) som omgir det svarte hull. Disse danner akkresjonsskiver som går i bane rundt de supermassive sorte hullene, og som gradvis mater dem materie.
Den utrolige tyngdekraften i dette området komprimerer diskens materiale til den når millioner av grader kelvin. Dette genererer lys stråling og produserer elektromagnetisk energi som topper seg i det optiske UV-bølgebåndet. Det dannes også en korona av varmt materiale over akkresjonsskiven, og kan spre fotoner opp til røntgenenergier.
En stor brøkdel av AGNs stråling kan bli tilslørt av interstellar gass og støv i nærheten av akkresjonsskiven, men dette vil sannsynligvis bli utstrålt ved det infrarøde bølgebåndet. Som sådan er det meste (om ikke alt) av det elektromagnetiske spekteret produsert gjennom interaksjon av kaldt stoff med SMBHs.
Samspillet mellom det supermassive svarte hullets roterende magnetfelt og akkresjonsskiven skaper også kraftige magnetiske jetfly som skyter materiale over og under det sorte hullet i relativistiske hastigheter (dvs. en betydelig brøkdel av lysets hastighet). Disse jetflyene kan strekke seg i hundretusenvis av lysår, og er en andre potensiell kilde til observert stråling.
Typer AGN:
Vanligvis deler forskere AGN i to kategorier, som blir referert til som "radiostille" og "radiohøye" kjerner. Den radiohøyt kategorien tilsvarer AGN-er som har radioutslipp produsert av både akkresjonsskiven og jetflyene. Radiostille AGN-er er enklere, ved at enhver jet- eller jetrelatert utslipp er ubetydelig.
Carl Seyfert oppdaget den første klassen av AGN i 1943, og det er grunnen til at de nå bærer navnet hans. “Seyfert-galakser” er en type radiostille AGN som er kjent for sine utslippslinjer, og er delt inn i to kategorier basert på dem. Type 1 Seyfert-galakser har både smale og utvidede optiske utslippslinjer, som antyder eksistensen av skyer med høy tetthetsgass, samt gasshastigheter mellom 1000 - 5000 km / s nær kjernen.
Type 2 Seyferts har derimot bare smale utslippslinjer. Disse smale linjene er forårsaket av gassskyer med lav tetthet som er i større avstander fra kjernen, og gasshastigheter på rundt 500 til 1000 km / s. I tillegg til Seyferts inkluderer andre underklasser av radiostille galakser radiostille kvasarer og LINER.
Regionale galakser med lav ionisering Nukleære utslippslinjer (LINER) er veldig like Seyfert 2-galakser, bortsett fra deres lave ioniseringslinjer (som navnet antyder), som er ganske sterke. De er den laveste lysstyrken som eksisterer, og det lurer ofte på om de faktisk er drevet av akkresjon til et supermassivt svart hull.
Radiohøye galakser kan også deles inn i kategorier som radiogalakser, kvasarer og blazarer. Som navnet antyder, er radiogalakser elliptiske galakser som er sterke sendere av radiobølger. Kvasarer er den mest lysende typen AGN, som har spektre som ligner Seyferts.
Imidlertid er de forskjellige ved at deres stjerneabsorpsjonsegenskaper er svake eller fraværende (noe som betyr at de sannsynligvis er mindre tette med tanke på gass) og de smale utslippslinjene er svakere enn de brede linjene som er sett i Seyferts. Blazars er en svært variabel klasse av AGN som er radiokilder, men viser ikke utslippslinjer i sitt spektre.
Gjenkjenning:
Historisk sett har en rekke funksjoner blitt observert i sentrum av galakser som har tillatt dem å bli identifisert som AGN. Når for eksempel akkresjonsdisken kan sees direkte, kan nukle-optiske utslipp sees. Hver gang beskyttelsesdisken blir skjult av gass og støv i nærheten av kjernen, kan en AGN oppdages av dens infrarøde utslipp.
Så er det de brede og smale optiske utslippslinjene som er assosiert med forskjellige typer AGN. I det første tilfellet blir de produsert når kaldt materiale er nær det svarte hullet, og er resultatet av det utsendende materialet som dreier seg rundt det sorte hullet med høye hastigheter (forårsaker en rekke dopplerforskyvninger av de utsendte fotonene). I det tidligere tilfellet er fjernere kaldt materiale den skyldige, noe som resulterer i smalere utslippslinjer.
Neste opp er det radiokontinuum og røntgenkontinuumutslipp. Mens radioutslipp alltid er et resultat av strålen, kan røntgenutslipp oppstå enten fra strålen eller den varme koronaen, der elektromagnetisk stråling er spredt. Sist er det røntgenstråleutslipp, som oppstår når røntgenutslipp belyser det kalde tunge materialet som ligger mellom den og kjernen.
Disse skiltene, alene eller i kombinasjon, har ført til at astronomer foretok en rekke deteksjoner i sentrum av galakser, så vel som å skille de forskjellige typene aktive kjerner der ute.
Milky Way Galaxy:
Når det gjelder Melkeveien, har løpende observasjoner avdekket at mengden materiale som er påført Sagitarrius A, stemmer overens med en inaktiv galaktisk kjerne. Det har blitt teoretisert at den hadde en aktiv kjerne i det siste, men har siden gått over til en radio-stille fase. Imidlertid har det også blitt teoretisert at det kan bli aktiv igjen i løpet av noen få millioner (eller milliarder) år.
Når Andromeda Galaxy fusjonerer med vår egen om noen få milliarder år, vil det supermassive, svarte hullet som er i sentrum, slå seg sammen med vårt eget, og produsere et mye mer massivt og kraftig hull. På dette tidspunktet, kanskje kjernen til den resulterende galaksen - Melkdromeda (Andrilky) Galaxy, kanskje? - vil helt sikkert ha nok materiale til at det skal være aktivt.
Oppdagelsen av aktive galaktiske kjerner har gjort det mulig for astronomer å gruppere flere forskjellige klasser av galakser. Det er også tillatt astronomer å forstå hvordan en galakas størrelse kan skjelnes av oppførselen i kjernen. Og sist har det også hjulpet astronomer med å forstå hvilke galakser som har gjennomgått fusjoner i fortiden, og hva som kan komme på vår egen dag.
Vi har skrevet mange artikler om galakser for Space Magazine. Her er hva som driver motoren til et supermassivt svart hull ?, Kan melkeveien bli et svart hull ?, Hva er et supermassivt svart hull ?, Å slå på et supermassivt svart hull, hva skjer når supermassive svarte hull kolliderer ?.
For mer informasjon, sjekk ut Hubblesites nyhetsoppdateringer om galakser, og her er NASAs vitenskapsside om galakser.
Astronomy Cast har også episoder om galaktiske kjerner og supermassive sorte hull. Her er avsnitt 97: Galakser og episode 213: Supermassive Black Holes.
Kilde:
- NASA - Introduksjon til AGN
- Wikipedia - Aktiv galaktisk nukleus
- Kosmos - AGN
- Cambridge X-Ray Astronomy - AGN
- University of Leicester - AGN
