WAS SIND AKTIVE GALAKTISCHE KERNE?

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In den 1970er Jahren wurden Astronomen auf eine kompakte Funkquelle im Zentrum der Milchstraße aufmerksam, die sie Schütze A nannten. Nach vielen Jahrzehnten der Beobachtung und zunehmenden Beweise wurde die Theorie aufgestellt, dass die Quelle dieser Funkemissionen tatsächlich eine war supermassives Schwarzes Loch (SMBH). Seit dieser Zeit haben Astronomen die Theorie aufgestellt, dass SMBHs das Herz jeder großen Galaxie im Universum sind.

Meistens sind diese Schwarzen Löcher ruhig und unsichtbar und daher nicht direkt zu beobachten. Aber in den Zeiten, in denen Material in ihre massiven Schlundlöcher fällt, lodern sie mit Strahlung und geben mehr Licht ab als der Rest der Galaxie zusammen. Diese hellen Zentren sind sogenannte aktive galaktische Kerne und der stärkste Beweis für die Existenz von SMBHs.

Beschreibung:

Es sollte beachtet werden, dass die enormen Leuchtkraftausbrüche, die von aktiven galaktischen Kernen (AGNs) beobachtet werden, nicht von den supermassiven Schwarzen Löchern selbst stammen. Seit einiger Zeit haben Wissenschaftler verstanden, dass nichts, nicht einmal Licht, dem Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs entkommen kann.

Stattdessen kommt der massive Strahlungsstoß - der Emissionen in den Wellenbereichen Radio, Mikrowelle, Infrarot, Optik, Ultraviolett (UV), Röntgen und Gammastrahl umfasst - von kalter Materie (Gas und Staub), die das Schwarz umgibt Löcher. Diese bilden Akkretionsscheiben, die die supermassiven Schwarzen Löcher umkreisen und sie allmählich mit Materie versorgen.

Die unglaubliche Schwerkraft in dieser Region komprimiert das Material der Scheibe, bis es Millionen Grad Kelvin erreicht. Dies erzeugt helle Strahlung und erzeugt elektromagnetische Energie, die im optisch-UV-Wellenbereich Spitzenwerte aufweist. Über der Akkretionsscheibe bildet sich ebenfalls eine Korona aus heißem Material, die Photonen bis zu Röntgenenergien streuen kann.

Ein großer Teil der Strahlung des AGN kann durch interstellares Gas und Staub in der Nähe der Akkretionsscheibe verdeckt werden, dies wird jedoch wahrscheinlich im Infrarotwellenbereich erneut abgestrahlt. Als solches wird der größte Teil (wenn nicht der gesamte) des elektromagnetischen Spektrums durch die Wechselwirkung von kalter Materie mit SMBHs erzeugt.

Die Wechselwirkung zwischen dem rotierenden Magnetfeld des supermassiven Schwarzen Lochs und der Akkretionsscheibe erzeugt auch starke Magnetstrahlen, die Material über und unter dem Schwarzen Loch mit relativistischen Geschwindigkeiten (d. H. Einem signifikanten Teil der Lichtgeschwindigkeit) abfeuern. Diese Jets können sich über Hunderttausende von Lichtjahren erstrecken und sind eine zweite potenzielle Quelle für beobachtete Strahlung.

Arten von AGN:

Typischerweise teilen Wissenschaftler AGN in zwei Kategorien ein, die als "radio-leise" und "radio-laut" Kerne bezeichnet werden. Die Kategorie "Radio-Loud" entspricht AGNs, deren Radioemissionen sowohl von der Akkretionsscheibe als auch von den Jets erzeugt werden. Funkstille AGNs sind einfacher, da jeder Strahl oder jede strahlbezogene Emission vernachlässigbar ist.

Carl Seyfert entdeckte 1943 die erste Klasse von AGN, weshalb sie jetzt seinen Namen tragen. „Seyfert-Galaxien“ sind eine Art radioaktiver AGN, die für ihre Emissionslinien bekannt sind und auf deren Grundlage in zwei Kategorien unterteilt werden. Seyfert-Galaxien vom Typ 1 haben sowohl schmale als auch verbreiterte optische Emissionslinien, was auf die Existenz von Gaswolken hoher Dichte sowie auf Gasgeschwindigkeiten zwischen 1000 und 5000 km / s in der Nähe des Kerns schließen lässt.

Typ-2-Seyferts haben dagegen nur schmale Emissionslinien. Diese schmalen Linien werden durch Gaswolken niedriger Dichte verursacht, die sich in größerer Entfernung vom Kern befinden, und durch Gasgeschwindigkeiten von etwa 500 bis 1000 km / s. Neben Seyferts gehören zu den Unterklassen von funkstillen Galaxien funkstille Quasare und LINERs.

Galaxien mit niedriger Ionisationsregion (LINERs) sind den Seyfert 2-Galaxien sehr ähnlich, mit Ausnahme ihrer Linien mit niedriger Ionisation (wie der Name schon sagt), die ziemlich stark sind. Sie sind die AGN mit der niedrigsten Leuchtkraft, die es gibt, und es wird oft gefragt, ob sie tatsächlich durch Akkretion an einem supermassiven Schwarzen Loch angetrieben werden.

Radio-laute Galaxien können auch in Kategorien wie Radio-Galaxien, Quasare und Blazare unterteilt werden. Wie der Name schon sagt, sind Radiogalaxien elliptische Galaxien, die starke Strahler emittieren. Quasare sind die leuchtendsten AGN-Typen mit ähnlichen Spektren wie Seyferts.

Sie unterscheiden sich jedoch darin, dass ihre Sternabsorptionsmerkmale schwach sind oder fehlen (was bedeutet, dass sie in Bezug auf Gas wahrscheinlich weniger dicht sind) und die schmalen Emissionslinien schwächer sind als die breiten Linien, die in Seyferts zu sehen sind. Blazare sind eine sehr variable Klasse von AGN, die Funkquellen sind, aber in ihren Spektren keine Emissionslinien aufweisen.

Erkennung:

Historisch gesehen wurde in den Zentren von Galaxien eine Reihe von Merkmalen beobachtet, die es ermöglichten, sie als AGNs zu identifizieren. Wenn zum Beispiel die Akkretionsscheibe direkt gesehen werden kann, können nuklearoptische Emissionen gesehen werden. Immer wenn die Akkretionsscheibe in der Nähe des Kerns durch Gas und Staub verdeckt wird, kann ein AGN anhand seiner Infrarotemissionen erkannt werden.

Dann gibt es die breiten und schmalen optischen Emissionslinien, die verschiedenen Arten von AGN zugeordnet sind. Im ersteren Fall werden sie immer dann erzeugt, wenn sich kaltes Material in der Nähe des Schwarzen Lochs befindet, und sind das Ergebnis des emittierenden Materials, das sich mit hoher Geschwindigkeit um das Schwarze Loch dreht (was einen Bereich von Doppler-Verschiebungen der emittierten Photonen verursacht). Im ersteren Fall ist entfernteres kaltes Material der Schuldige, was zu engeren Emissionslinien führt.

Als nächstes gibt es Funkkontinuums- und Röntgenkontinuumsemissionen. Während Funkemissionen immer das Ergebnis des Strahls sind, können Röntgenemissionen entweder vom Strahl oder von der heißen Korona ausgehen, wo elektromagnetische Strahlung gestreut wird. Schließlich gibt es Röntgenlinienemissionen, die auftreten, wenn Röntgenemissionen das kalte schwere Material beleuchten, das zwischen ihm und dem Kern liegt.

Diese Zeichen allein oder in Kombination haben Astronomen dazu veranlasst, zahlreiche Entdeckungen im Zentrum von Galaxien vorzunehmen und die verschiedenen Arten von aktiven Kernen dort draußen zu erkennen.

Die Milchstraße:

Im Fall der Milchstraße hat die laufende Beobachtung ergeben, dass die Menge an Material, die auf Sagitarrius A angesammelt ist, mit einem inaktiven galaktischen Kern übereinstimmt. Es wurde vermutet, dass es in der Vergangenheit einen aktiven Kern hatte, seitdem aber in eine radioaktive Phase übergegangen ist. Es wurde jedoch auch die Theorie aufgestellt, dass es in einigen Millionen (oder Milliarden) Jahren wieder aktiv werden könnte.

Wenn die Andromeda-Galaxie in ein paar Milliarden Jahren mit unserer eigenen verschmilzt, verschmilzt das supermassereiche Schwarze Loch, das sich in ihrer Mitte befindet, mit unserer eigenen und erzeugt ein viel massiveres und mächtigeres. Zu diesem Zeitpunkt der Kern der resultierenden Galaxie - vielleicht die Milkdromeda (Andrilky) Galaxie? - wird sicherlich genug Material haben, um aktiv zu sein.

Die Entdeckung aktiver galaktischer Kerne hat es Astronomen ermöglicht, verschiedene Klassen von Galaxien zu gruppieren. Es hat Astronomen auch ermöglicht zu verstehen, wie die Größe einer Galaxie durch das Verhalten in ihrem Kern erkannt werden kann. Und zuletzt hat es den Astronomen auch geholfen zu verstehen, welche Galaxien in der Vergangenheit Fusionen erfahren haben und was eines Tages für uns kommen könnte.

Wir haben viele Artikel über Galaxien für das Space Magazine geschrieben. Was treibt den Motor eines supermassiven Schwarzen Lochs an? Könnte die Milchstraße ein Schwarzes Loch werden? Was ist ein Supermassives Schwarzes Loch? Was macht ein Supermassives Schwarzes Loch aus?

Weitere Informationen finden Sie in den Hubblesite-Pressemitteilungen zu Galaxien und auf der NASA-Wissenschaftsseite zu Galaxien.

Astronomy Cast hat auch Episoden über galaktische Kerne und supermassereiche Schwarze Löcher. Hier ist Episode 97: Galaxien und Episode 213: Supermassive Black Holes.

Quelle: