WAT ZIJN ACTIEVE GALACTISCHE KERNEN?

Send

In de jaren zeventig werden astronomen zich bewust van een compacte radiobron in het centrum van de Melkweg - die ze Boogschutter A noemden. Na vele decennia van observatie en steeds groter wordend bewijs, werd de theorie dat de bron van deze radio-emissies in feite een superzwaar zwart gat (SMBH). Sinds die tijd theoretiseren astronomen dat SMBH's in het hart van elk groot sterrenstelsel in het heelal.

Meestal zijn deze zwarte gaten stil en onzichtbaar en dus niet direct waarneembaar. Maar in de tijd dat materiaal in hun enorme maw valt, stralen ze van straling, waardoor ze meer licht uitstralen dan de rest van de melkweg samen. Deze heldere centra zijn wat bekend staat als Actieve Galactische Kernen en zijn het sterkste bewijs voor het bestaan van SMBH's.

Omschrijving:

Opgemerkt moet worden dat de enorme uitbarstingen van helderheid waargenomen door Actieve Galactische Kernen (AGN's) niet afkomstig zijn van de superzware zwarte gaten zelf. Al geruime tijd hebben wetenschappers begrepen dat niets, zelfs geen licht, kan ontsnappen aan de Event Horizon van een zwart gat.

In plaats daarvan komt de enorme uitbarsting van straling - waaronder emissies in de radio-, magnetron-, infrarood-, optische, ultraviolette (UV), röntgen- en gammastraalgolven - van koude materie (gas en stof) die het zwart omringen gaten. Deze vormen accretieschijven die rond de superzware zwarte gaten draaien en ze geleidelijk materie voeden.

De ongelooflijke zwaartekracht in dit gebied comprimeert het materiaal van de schijf tot het miljoenen graden Kelvin bereikt. Dit genereert heldere straling en produceert elektromagnetische energie die piekt in de optische UV-golfband. Een corona van heet materiaal vormt zich ook boven de accretieschijf en kan fotonen verspreiden tot röntgenenergieën.

Een groot deel van de straling van de AGN kan worden verduisterd door interstellair gas en stof dichtbij de accretieschijf, maar dit zal waarschijnlijk opnieuw worden uitgestraald op de infrarood-golfband. Als zodanig wordt het meeste (zo niet alle) van het elektromagnetische spectrum geproduceerd door de interactie van koude materie met SMBH's.

De interactie tussen het roterende magnetische veld van het superzware zwarte gat en de accretieschijf creëert ook krachtige magnetische stralen die materiaal met relativistische snelheden boven en onder het zwarte gat afvuren (d.w.z. een aanzienlijk deel van de lichtsnelheid). Deze stralen kunnen honderdduizenden lichtjaren lang zijn en zijn een tweede potentiële bron van waargenomen straling.

Soorten AGN:

Typisch, wetenschappers verdelen AGN in twee categorieën, die worden aangeduid als "radio-stille" en "radio-luide" kernen. De categorie radiogeluid komt overeen met AGN's die radio-emissies hebben die worden geproduceerd door zowel de accretieschijf als de jets. Radiostille AGN's zijn eenvoudiger omdat elke straal of straalgerelateerde emissie verwaarloosbaar is.

Carl Seyfert ontdekte de eerste klasse van AGN in 1943, daarom dragen ze nu zijn naam. 'Seyfert-sterrenstelsels' zijn een soort radio-stille AGN die bekend staan om hun emissielijnen en die op basis daarvan zijn onderverdeeld in twee categorieën. Type 1 Seyfert-sterrenstelsels hebben zowel smalle als verbrede optische emissielijnen, wat impliceert dat er wolken van gas met hoge dichtheid bestaan, evenals gassnelheden tussen 1000 en 5000 km / s nabij de kern.

Type 2 Seyferts daarentegen hebben alleen smalle emissielijnen. Deze smalle lijnen worden veroorzaakt door gaswolken met een lage dichtheid die zich op grotere afstand van de kern bevinden, en gassnelheden van ongeveer 500 tot 1000 km / s. Naast Seyferts omvatten andere subklassen van radiostille sterrenstelsels radiostille quasars en LINER's.

Lage-ionisatie-nucleaire emissielijn Regio-sterrenstelsels (LINER's) lijken sterk op Seyfert 2 -stelsels, behalve hun lage-ionisatielijnen (zoals de naam al doet vermoeden), die vrij sterk zijn. Ze zijn de AGN met de laagste helderheid die er bestaat, en het wordt vaak afgevraagd of ze in feite worden aangedreven door aangroei op een superzwaar zwart gat.

Radio-luide sterrenstelsels kunnen ook worden onderverdeeld in categorieën zoals radiostelsels, quasars en blazars. Zoals de naam al doet vermoeden, zijn radiostelsels elliptische sterrenstelsels die sterke radiogolven uitstralen. Quasars zijn het meest heldere type AGN, die spectra hebben die vergelijkbaar zijn met Seyferts.

Ze verschillen echter doordat hun stellaire absorptiekenmerken zwak of afwezig zijn (wat betekent dat ze waarschijnlijk minder dicht zijn in termen van gas) en de smalle emissielijnen zwakker zijn dan de brede lijnen in Seyferts. Blazars zijn een zeer variabele klasse van AGN die radiobronnen zijn, maar geen emissielijnen weergeven in hun spectra.

Detectie:

Historisch gezien zijn binnen de centra van sterrenstelsels een aantal kenmerken waargenomen waardoor ze als AGN's konden worden geïdentificeerd. Wanneer bijvoorbeeld de accretieschijf direct zichtbaar is, kunnen nucleaire optische emissies worden gezien. Wanneer de accretieschijf wordt verduisterd door gas en stof dicht bij de kern, kan een AGN worden gedetecteerd door zijn infraroodemissies.

Dan zijn er de brede en smalle optische emissielijnen die horen bij verschillende soorten AGN. In het eerste geval worden ze geproduceerd wanneer koud materiaal zich dicht bij het zwarte gat bevindt, en zijn ze het resultaat van het emitterende materiaal dat met hoge snelheden rond het zwarte gat draait (wat een reeks Doppler-verschuivingen van de uitgezonden fotonen veroorzaakt). In het eerste geval is verder weg gelegen koud materiaal de boosdoener, wat resulteert in smallere emissielijnen.

Vervolgens zijn er radio-continuüm en röntgen-continuüm-emissies. Terwijl radio-emissies altijd het resultaat zijn van de jet, kunnen röntgen-emissies afkomstig zijn van de jet of de hete corona, waar elektromagnetische straling wordt verspreid. Ten slotte zijn er röntgenlijnemissies, die optreden wanneer röntgenemissies het koude zware materiaal dat er tussen ligt en de kern verlichten.

Deze tekens, alleen of in combinatie, hebben astronomen ertoe aangezet talloze detecties te doen in het centrum van sterrenstelsels, en de verschillende soorten actieve kernen daarbuiten te onderscheiden.

De Melkweg:

In het geval van de Melkweg heeft voortdurende waarneming uitgewezen dat de hoeveelheid materiaal die op Sagitarrius A is aangegroeid, consistent is met een inactieve galactische kern. Theoretisch wordt aangenomen dat het in het verleden een actieve kern had, maar sindsdien is overgegaan in een radio-stille fase. Er is echter ook theoretiseerd dat het over een paar miljoen (of miljard) jaar weer actief kan worden.

Wanneer het Andromeda-sterrenstelsel over een paar miljard jaar opgaat in het onzee, zal het superzware zwarte gat dat zich in het centrum bevindt, opgaan in het onzee, waardoor een veel groter en krachtiger gat ontstaat. Op dit punt is de kern van het resulterende sterrenstelsel - het Melkdromeda (Andrilky) Melkwegstelsel misschien? - zal zeker genoeg materiaal hebben om actief te zijn.

De ontdekking van actieve galactische kernen heeft astronomen in staat gesteld verschillende klassen van sterrenstelsels te groeperen. Het stelde astronomen ook in staat te begrijpen hoe de grootte van een sterrenstelsel kan worden onderscheiden door het gedrag in de kern. En tot slot heeft het astronomen ook geholpen te begrijpen welke sterrenstelsels in het verleden fusies hebben ondergaan en wat er op een dag voor onszelf zou kunnen komen.

Voor Space Magazine hebben we veel artikelen over sterrenstelsels geschreven. Hier is wat de motor van een superzwaar zwart gat voedt ?, Zou de Melkweg een zwart gat kunnen worden? Wat is een superzwaar zwart gat?

Voor meer informatie, bekijk Hubblesite's nieuwsberichten over sterrenstelsels en hier is NASA's wetenschapspagina over sterrenstelsels.

Astronomy Cast heeft ook afleveringen over galactische kernen en superzware zwarte gaten. Hier is aflevering 97: melkwegstelsels en aflevering 213: superzware zwarte gaten.

Bron: