Galaxie activă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Nucleul activ al M51 Vortex Galaxy .

O galaxie activă este o galaxie în care o fracțiune semnificativă din energie este emisă de alte obiecte decât componentele normale ale unei galaxii: stele , praf și gaz interstelar . Această energie, în funcție de tipul de galaxie activă, poate fi emisă de-a lungul întregului spectru electromagnetic , unde radio , infraroșu , vizibil , ultraviolet , raze X și raze gamma .

Adesea se utilizează abrevierea AGN (nuclei galactici activi, nuclei galactici activi), deoarece toate galaxiile active par să fie alimentate de o regiune compactă situată în centrul lor. Unele dintre aceste regiuni emit jeturi de materie care pot fi foarte lungi, transportând energia către structuri extinse (ca în galaxiile radio ). Dar în toate cazurile, sursa de energie este nucleul, așa - numitul motor central .

Nucleii galactici activi sunt cele mai strălucitoare dintre sursele persistente de radiații electromagnetice din univers, iar studiul evoluției lor poate aduce contribuții importante la modelele cosmologice care încearcă să explice originea universului.

Descoperire

Conceptul de nuclee galactice active a fost propus la începutul anilor 1950 de către fizicianul sovietic Viktor Amazaspovič Ambarcumjan . Inițial ideea activității de către nucleele galactice a fost întâmpinată cu oarecare scepticism, dar observațiile din anii următori, inclusiv descoperirea quasarelor, emisiile radio în galaxii, explozii în nuclee, au condus la o acceptare generală a conceptului de AGN. [1]

Descriere

Conform modelului standard al AGN-urilor, energia care le alimentează este generată de materia care cade într-o gaură neagră supermasivă cu o masă cuprinsă între 1 milion și 10 miliarde de ori mai mare decât a Soarelui. [2]

Când materia cade spre gaura neagră, impulsul său unghiular o forțează să formeze un disc de acumulare în jurul găurii negre. Fricțiunea încălzește materia și își schimbă starea în plasmă , iar acest material încărcat în mișcare produce un câmp magnetic puternic. Materialul care se deplasează în interiorul acestui câmp magnetic produce cantități mari atât de radiație sincrotronă, cât și de radiație termică sub formă de raze X. De fapt, temperatura din apropierea găurii negre este de milioane și poate miliarde de grade, în acest din urmă caz ​​de mii de ori mai fierbinte decât centrul Soarelui. Adesea, se observă jeturi provenite de pe discul de acumulare, deși mecanismul care duce la formarea acestor jeturi este slab înțeles.

Întregul proces, alimentat de gravitatea găurii negre, este foarte eficient în transformarea materiei în energie: aproape 50% din materia care se încadrează poate fi convertită în energie, împotriva celor câteva puncte procentuale de fuziune nucleară care alimentează stelele și zecimi din unu la sută din fisiunea nucleară a reactoarelor nucleare contemporane.

Se crede că atunci când gaura neagră a înghițit tot gazul și praful din vecinătatea sa, nucleul pur și simplu nu mai emite cantități mari de radiații și galaxia devine „normală”. Acest model este susținut de observații care sugerează prezența unei găuri negre supermasive, dar liniștite, în centrul Căii Lactee și în multe alte galaxii și explică cu ușurință de ce quasarele erau mult mai frecvente în epocile timpurii ale Universului , când mai multe erau disponibil. „combustibil”.

Acest model explică, de asemenea, diferitele tipuri de nuclee galactice active, despre care se crede că sunt toate similare, dar care pot apărea foarte diferit în funcție de unghiul din care sunt privite și de cantitatea de materie care cade în gaura neagră.

Un corolar al acestui model este acela că o galaxie cândva activă, dar acum normală după ce a rămas fără materie în jurul găurii negre (așa cum pare a fi Calea Lactee ), ar putea într-o zi să „reînnoiască” dacă o materie nouă ajunge în apropierea nucleului.

Conform unor cercetări recente, activarea găurilor negre supermasive din centrul galaxiilor care dau naștere AGN se datorează căderii în nucleul galactic a norilor de gaz precum Norul Smith : căderea acestor nori determină nașterea stelelor și asigură materie pentru putere găurile negre. Căderea acestor nori are loc cu intervale neregulate și AGN, de îndată ce a terminat încorporarea masei nebuloasei, va reveni la o stare de repaus până la următoarea toamnă [3] . Pentru aceeași masă, galaxiile care conțin găuri negre supermasive ar încetini formarea stelelor în interiorul lor. Activitatea nucleului ar fi strâns corelată cu formarea stelelor în cadrul galaxiei relative. Nucleul activ ar inhiba răcirea gazelor care altfel s-ar dispersa permițând formarea stelelor. [4] [5]

Luminozitate

Nucleii galactici activi sunt compacti, dar extrem de luminoși și de lungă durată; de fapt, luminozitatea lor nu se limitează la intervale scurte de timp, ca în cazul supernovelor , ci este persistentă deoarece, dată fiind masa mare a găurii negre care furnizează energia necesară pentru a le alimenta, limita lor Eddington este foarte mare. O gaură neagră supermasivă se crede că se află în centrul majorității galaxiilor, iar masa sa se corelează cu dispersia vitezei în umflătură (umflătura care se găsește adesea în centrul galaxiilor) și cu luminozitatea sa. [6]

Această strălucire ridicată și constantă a AGN-urilor a fost, de asemenea, exploatată ca un instrument pentru calcularea distanțelor cosmice. [7] Metoda se bazează pe comparația dintre magnitudinea absolută a galaxiilor și magnitudinea aparentă văzută de pe Pământ.

AGN cu eficiență radiativă scăzută

Există, de asemenea, un grup de soluții cu eficiență radiativă scăzută la ecuațiile care guvernează acreția , dintre care cele mai cunoscute sunt fluxurile de acreție dominate de advecție (ADAF, Advection Dominated Accretion Flow). [8]

În aceste tipuri de acumulare, care sunt deosebit de importante pentru ratele de acumulare sub limita Eddington , materialul de acumulare nu spiralează pentru a forma un disc subțire și, în consecință, nu radiază energia pe care a dobândit-o în timpul fazei de creștere. Apropiindu-se de gaura neagră. Această acumulare cu eficiență radiativă scăzută a fost ipotezată pentru a explica lipsa emisiilor puternice din găurile negre masive din centrul galaxiilor eliptice din grupuri, unde, în schimb, ne-am aștepta la viteze mari de acumulare și, în consecință, luminozități mari. [9] Se așteaptă ca nucleele active cu eficiență radiativă scăzută să nu aibă multe dintre caracteristicile tipice AGN-urilor cu discuri de acumulare.

Tipuri de galaxii active

Un jet de 5.000 de ani lumină (egal cu aproximativ 50.000.000 de miliarde de kilometri) este emis de galaxia activă M87 (al cărei nucleu este cercul galben din stânga sus). Electronii sunt accelerați spre exterior până la aproape viteza luminii, emițând lumină albastră. Imagine făcută de telescopul spațial Hubble . [10]
Hercule A , observat în lumină vizibilă, pare a fi o galaxie eliptică normală; cu toate acestea, atunci când sunt vizualizate în frecvența undelor radio, sunt vizibile două jeturi de plasmă de peste un milion de ani lumină. [11]

Galaxiile active pot fi împărțite în două grupuri, în funcție de faptul că prezintă o emisie puternică de unde radio sau dacă sunt relativ liniștite din acest punct de vedere. În obiectele puternic active luminozitatea în undele radio, dar probabil și în alte frecvențe, este dominată de jeturile și lobii care sunt influențați de acestea; în obiectele în repaus, emisiile asociate jeturilor sunt neglijabile.
Cu toate acestea, terminologia utilizată pentru a distinge nucleele active nu este întotdeauna univocă, întrucât uneori reflectă diferențele istorice legate de perioada descoperirii, mai degrabă decât diferențele reale din punct de vedere fizic.

Galaxiile Seyfert , quasarii și blazarii sunt principalele tipuri de AGN care emit radiații energetice ( raze X și gamma ). Quasarii, în special, par a fi cele mai strălucitoare obiecte din universul cunoscut.

Nucleii cu emisii radio puternice

  • Galaxiile Markarian sunt inerent galaxii mai strălucitoare care emit lumină predominant albastră din zona centrală. Există două tipuri principale de galaxii Markarian: galaxii s și galaxii d. D-urile sunt alcătuite în mare parte din stele uriașe albastre, în timp ce „s” au un nucleu foarte condensat, cu un aspect stelar sau aproape stelar.
  • Cvasarele active în unde radio se comportă ca altele, prin adăugarea unei emisii de la un jet, prin care arată un spectru continuu în liniile de emisie vizibile, largi și înguste, emisii puternice de raze X, împreună cu emisii radio și nucleare.
  • Blazarele, obiectele BL lacertae și quasarele cu variație optică violentă (OVV) sunt caracterizate prin emisii radio și X polarizate rapid și polarizate optic. Obiectele BL Lacertae nu prezintă nicio linie de emisie, nici largă, nici îngustă, astfel încât deplasarea lor spre roșu poate fi determinată numai din spectrul galaxiei gazdă. Caracteristicile liniilor de emisie pot fi intrinsec absente sau pur și simplu acoperite de componenta variabilă; în acest din urmă caz, liniile de emisie se disting numai dacă componenta variabilă este slabă. [12] Quasarele OVV se comportă ca altele cu adăugarea componentei rapid variabile. În ambele cazuri, se crede că emisia variabilă își are originea într-un jet relativist orientat aproape în linia noastră de vedere. Efectele relativiste amplifică atât strălucirea jetului, cât și amploarea variabilității.
  • Radio- galaxiile sunt un grup eterogen de galaxii care prezintă emisii radio și nucleare extinse. Celelalte proprietăți sunt destul de eterogene. Ele pot fi împărțite în două mari categorii, excitare mare sau scăzută. [13] [14] Tipurile de excitație scăzută nu prezintă linii puternice de emisie înguste sau largi, iar cele slabe prezentate pot rezulta dintr-un mecanism de excitație diferit. [15] Emisiile nucleare și vizibile sunt compatibile cu cele care provin doar dintr-un jet. [16] [17] În prezent, aceștia par a fi cei mai buni candidați pentru AGN cu eficiență radiativă scăzută.
    Pe de altă parte, obiectele extrem de excitate (radio-galaxii cu bandă îngustă) au linii de emisie similare cu cele ale lui Seyfert-2. Micul grup de galaxii radio în bandă largă, care prezintă emisii nucleare și vizibile relativ puternice [18], probabil, include și obiecte care sunt de fapt pur și simplu quasare radio cu lumină scăzută. Galaxiile gazdă, indiferent de tipul liniilor de emisie, sunt aproape întotdeauna eliptice .
    Majoritatea galaxiilor radio au lobi simetrici uriași, din care se emite cea mai mare parte a radiației. Unii prezintă unul sau două jeturi (cel mai faimos exemplu fiind M87 din Clusterul Fecioară ) care ies direct din nucleu și se îndreaptă spre lobi. Se consideră că jeturile sunt manifestări vizibile ale jeturilor de particule de mare energie care alimentează lobii.

Unele dintre diferitele tipuri de galaxii active sunt legate de modele unificate , în care sunt de fapt același obiect văzut din unghiuri diferite. Absorbția de praf prezentă în galaxie și efectele relativiste ale unui astfel de jet puternic cu fața către observator sunt cauza diferențelor dintre aceste modele. Cele două modele principale unite leagă diferitele clase de galaxii Seyfert și galaxii radio, quasare și blazare.

Un studiu [19] efectuat cu satelitul Swift în banda spectrală de raze X a emis ipoteza că diferențierea tipului de galaxii active (tip I și tip II) ar depinde în esență de cantitatea de material care crește gaura neagră centrală și asupra cantității de radiații pe care o emite, indiferent de unghiul de vizualizare. [20]

Notă

  1. ^ http://www.astroscu.unam.mx/massive_stars/news/news24.pdf
  2. ^ D. Lynden-Bell, Galactic Nuclei as Collapsed Old Quasars , în natură , vol. 223, nr. 5207, 1969, pp. 690–694, Bibcode : 1969 Nat . 223..690L , DOI : 10.1038 / 223690a0 .
  3. ^ McKernan B., Maller A., ​​Ford S., O nouă cale de livrare către nucleele galactice: impactul norilor de halo cald . https://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1006/1006.0169v1.pdf
  4. ^ (EN) Ignacio Martín-Navarro și colab., Formarea stelelor reglementate de gaura neagră în galaxii masive ( abstract ), în Nature, 1 ianuarie 2018, DOI : 10.1038 / nature24999 .
  5. ^ Găurile negre reglează formarea stelelor în galaxii , pe lescienze.it , 3 ianuarie 2018.
  6. ^ A. Marconi, LK Hunt, The Relationship between Black Hole Mass, Bulge Mass, and Near-Infrared Luminosity , în The Astrophysical Journal , vol. 589, nr. 1, 2003, pp. L21 - L24, Bibcode : 2003ApJ ... 589L..21M , DOI : 10.1086 / 375804 , arXiv : astro-ph / 0304274 .
  7. ^ D. Watson, KD Denney, M. Vestergaard, TM Davis: O nouă măsură cosmologică a distanței folosind AGN . 21. septembrie 2011. de.arxiv.org/abs/1109.4632v1 (astro-ph.CO)
  8. ^ R. Narayan, I. Yi, Advection-Dominated Accretion: A Self-Similar Solution , în Astrophys. J , vol. 428, 1994, pp. L13, Bibcode : 1994ApJ ... 428L..13N , DOI : 10.1086 / 187381 , arXiv : astro-ph / 9403052 .
  9. ^ AC Fabian, Rees, MJ Rees, Luminozitatea de acumulare a unei găuri negre masive într-o galaxie eliptică , în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vol. 277, nr. 2, 1995, pp. L55 - L58, Bibcode : 1995MNRAS.277L..55F , arXiv : astro-ph / 9509096 .
  10. ^ Un reflector cosmic . http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/galaxy/quasar_active-nucleus/2000/20/fastfacts/
  11. ^ (EN) A Multi-Wavelength View of Radio Galaxy Hercules A , pe nasa.gov, NASA, 29 noiembrie 2012. Adus pe 7 noiembrie 2013.
  12. ^ RC Vermeulen, PM Ogle, HD Tran, IWA Browne, MH Cohen, ACS Readhead, GB Taylor, RW Goodrich, Când BL Lac nu este un BL Lac? , în The Astrophysical Journal Letters , vol. 452, n. 1, 1995, pp. 5-8, Bibcode : 1995ApJ ... 452L ... 5V , DOI : 10.1086 / 309716 .
  13. ^ RG Hine, Longair, MS Longair, Spectre optice ale galaxiilor radio 3 CR , în Royal Astronomical Society, Monthly Notices , vol. 188, 1979, pp. 111-130, Bibcode : 1979MNRAS.188..111H .
  14. ^ RA Laing, CR Jenkins, JV Wall, SW Unger, Spectrofotometria unui eșantion complet de surse radio 3CR: Implicații pentru modelele unificate , în Primul simpozion Stromlo: fizica galaxiilor active. Seria de conferințe ASP ,, vol. 54, 1994.
  15. ^ SA Baum, EL Zirbel, CP O'Dea, Către înțelegerea dicotomiei Fanaroff-Riley în morfologia și puterea sursei radio , în The Astrophysical Journal , vol. 451, 1995, p. 88, Bibcode : 1995ApJ ... 451 ... 88B , DOI : 10.1086 / 176202 .
  16. ^ M. Chiaberge, A. Capetti, A. Celotti, Înțelegerea naturii nucleilor optici FRII: un nou plan de diagnostic pentru galaxiile radio , în referința Jurnalului: Astron. Astrophys , vol. 394, nr. 3, 2002, pp. 791–800, Bibcode : 2002A & A ... 394..791C , DOI : 10.1051 / 0004-6361: 20021204 , arXiv : astro-ph / 0207654 .
  17. ^ MJ Hardcastle, DA Evans, JH Croston, Nucleii de raze X ai surselor de radio cu schimbare intermediară în roșu , în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , vol. 370, n. 4, 2006, pp. 1893–1904, Bibcode : 2006MNRAS.370.1893H , DOI : 10.1111 / j.1365-2966.2006.10615.x , arXiv : astro-ph / 0603090 .
  18. ^ SA Grandi, DE Osterbrock, Spectre optice ale galaxiilor radio , în Astrophysical Journal , vol. 220, Partea 1, 1978, p. 783, Bibcode : 1978ApJ ... 220..783G , DOI : 10.1086 / 155966 .
  19. ^ (EN) Claudio Ricci și alții, Mediile apropiate ale găurilor negre care se acumulează masiv sunt modelate de feedback radiativ în arxiv.org, 27 septembrie 2017.
  20. ^ Inaf (editat de), Agn: când gaura neagră face diferența , pe media.inaf.it . Adus la 28 septembrie 2017 .

Bibliografie

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh93000826 · GND (DE) 4233554-1
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=active_Galaxy&oldid=120566217 ”