Активні галактики
Активні галактики становлять захоплюючу категорію небесних структур, що характеризуються світловим ядром випромінювань, розташованим всередині звичайної галактики. Це ядро виявляється надзвичайно яскравим і змінним об’єктом на фоні решти галактичного простору.
У царині типових галактик енергія, яку вони генерують, може, здавалося б, вважатися сумарним виходом з їхніх складових зірок. Однак активні галактики спростовують це правило. Вони випромінюють значно більше енергії, ніж можна було б очікувати, особливо в інфрачервоному, радіо-, ультрафіолетовому та рентгенівському спектрах безперервного електромагнітного хвильового спектру. Випромінювання активної галактики, загально відомої як активне галактичне ядро (AGN), є все інше, лише не буденним. Отже, яке явище лежить в основі цього надзвичайного енергетичного вивільнення?
Практично всі галактики нормального типу містять надмасивну чорну дірку в своєму ядрі. У випадку активних галактик ця чорна дірка перебуває в постійному стані акреції матеріалу з густонаселеної центральної області галактики. Коли цей матеріал наближається до чорної дірки, кутовий момент викликає спіральний рух, що призводить до формування акреційного диска. Цей диск піддається значному нагріванню внаслідок гравітаційних та тертєвих сил.
Моделі активних галактик часто зображують тороїдальну конфігурацію газу та пилу, що огортає чорну дірку та її акреційний диск, розташовані в центрі. В приблизно кожній десятій AGN чорна дірка та її супутній диск генерують вузькі промені високоенергетичних часток і викидають їх у протилежні напрямки. Ці струмені, які викидаються з майже швидкістю світла, є потужними джерелами радіохвильового випромінювання.
Атрибути активної галактики залежать від змінних, таких як маса чорної дірки, швидкість акреції навколишнього матеріалу, наявність потужних струменів та перспектива спостерігача. Радіогалактики, квазатари та блазари є яскравими прикладами AGN з потужними струменями, здатними перетинати великі міжгалактичні простори. Різниця між різними типами AGN часто виникає внаслідок наших різних точок зору відносно орієнтації цих дисків. У випадку блазарів і квазарів ми спостерігаємо по осі струменя.
Активні галактики потребують ретельного дослідження в електромагнітному спектрі. Їхня вроджена здатність до швидких змін поведінки вимагає багатогранного підходу до спостереження, який охоплює всі рівні енергії. Дослідження рентгенівських і гамма-променів стали критично важливими аспектами цього методу через те, що високоенергетичні квазари часто випромінюють значну частину своєї потужності на цих довжинах хвиль. Рентгенівські промені, виявлені з AGN, виникають в безпосередній близькості до чорної дірки, що робить рентгенівські спостереження безцінними для розкриття складних фізичних процесів, що керують цими загадковими центральними двигунами. Більш того, дані гамма-променів дають критичні відомості щодо найбільш енергетичних часток у струменях і висвітлюють взаємодії між цими частками та їх космічним середовищем.
Ядро галактики NGC 4261
Візуальне зображення зліва зображує композитний оптичний та радіо портрет еліптичної галактики NGC 4261, зроблений з наземних спостережень. Галактика виглядає як туманний диск, наповнений численними зірками, осяяними видимим світлом (зображено білим). На контрасті, радіо-образ (зображений помаранчевим) демонструє два протилежних струмені, що виходять з ядра, охоплюючи вражаючі 88,000 світлових років.
Навпаки, зображення праворуч пропонує погляд на ядро NGC 4261, зафіксоване телескопом Хаббл. Тут величезний диск холодного газу та пилу займає приблизно 300 світлових років і може слугувати паливом для потенційної чорної дірки, що знаходиться в центрі галактики. Ориєнтація цього диска (приблизно 60 градусів нахилена) надає астрономам неперешкоджений вид на його яскраве ядро, яке, ймовірно, містить загадкову чорну дірку в своєму центрі.
