Что называется активными ядрами галактик ответ кратко

Обновлено: 06.07.2024

Во всех больших галактиках, в том числе и нашей, можно наблюдать яркую центральную часть, именуемую ядром. Это объект поразительной яркости. Ядра являются источниками огромного количества энергии. Именно поэтому они называются активными. Мощность излучения этого источника превосходит общую мощность излучения всех звёзд галактики!

Признаки активности ядер

Мощное электромагнитное излучение от небольшого объекта. Излучение имеет переменный характер без чётко выраженного периода.
Выбросы струй газа и быстрых частиц.
Особенности спектра излучения, по которым можно сделать вывод о перемещении газа с огромными скоростями,
Поляризационные особенности могут говорить о наличии магнитного поля.

Виды галактик с активными ядрами

Галактики с активными ядрами подразделяются на: сейфертовские, радиогалактики, квазизвёздные объекты (КЗО)

Впервые описаны в 1943 году Карлом Сейфертом. Сейфертовские галактики относятся к массивным спиральным звёздным системам. Имеют яркий звездоподобный источник в центральной части, как правило, имеющий нетепловой характер. Для сейфертов характерна большая светимость активного ядра. Энергия выделяется в области диаметром 1пк.

Радиогалактики относятся к массивным эллиптическим звёздным системам и отличаются мощным радиоизлучением. Радиоизлучение наиболее "ярких" радиогалактик превышает их оптическую светимость. Характер радиоизлучения синхротронный, то есть при таком излучении происходит выброс из галактики релятивистских частиц, движущихся в магнитном поле. Источники излучения радиогалактик обычно состоят из нескольких компонентов: ядро, гало, радиовыбросы. Радионаблюдения данных галактик проводятся с помощью радиоинтерфероментов с высоким угловым разрешением.

В настоящее время открыты тысячи квазаров. Один из самых близких мощнейших радиоисточников 3с 273. Мощность излучения квазаров наибольшей светимости превосходит мощность излучения Солнца в тысячу миллиардов раз! Многие квазары меняют свою светимость в короткие промежутки времени. Активность квазара изменяется во всех диапозонах: инфракрасных, ультрафиолетовых волн, радиоволн, рентгеновских лучей, видимого света. КЗО одни из самых загадочных объектов в космическом пространстве. Изучение данных объектов, несомненно, поможет нам найти ответы на некоторые вопросы о нашей Вселенной.

Активные ядра галактик — ядра галактик, наблюдаемые процессы в которых нельзя объяснить свойствами находящихся в них звезд и газово-пылевых комплексов.

Активная гигантская эллиптическая галактика M87. Из центра галактики вырывается релятивистская струя (джет)

Галактические ядра считают имеющими признаки активности если [1] :

Активная галактика — галактика с активным ядром. Такие галактики подразделяются на: сейфертовские, радиогалактики, лацертиды и квазары. Есть мнение, что в центре находится чёрная дыра, которая и является причиной повышенной интенсивности излучения от ядра, особенно в рентгеновском диапазоне. Из ядра таких галактик обычно вырывается релятивистская струя (джет). Отличительной чертой многих активных галактик является переменное (от нескольких дней до нескольких часов) рентгеновское излучение.

Содержание

Модели АЯГ

На данный момент доподлинно неизвестно, что является причиной необычного поведения активных ядер. Основные версии:

Активность ядра связывают со вспышками сверхновых звёзд. В этом случае вспышка сверхновой может быть стартовым механизмом освобождающим энергию, запасённую во всей области ядра. Регулярно протекающие в ядре вспышки сверхновых могут объяснить наблюдаемую энергетику ядер. Но некоторые наблюдаемые в радиогалактиках явления (выбросы вещества в виде струй релятивистской плазмы), говорящих об упорядоченной структуре магнитного поля ядра, объяснить не могут.
Активность ядра создаётся массивным звёздоподобным объектом с сильным магнитным полем. Тут прослеживается аналогия с пульсарами. Главной проблемой тут, как можно понять, является сам объект.
Активность ядра со сверхмассивной чёрной дырой (от 10 6 до 10 9 масс Солнца). Наиболее общепринятая на сегодняшний день теория.

Аккреционный диск

В стандартной модели АЯГ аккреционный диск (АД) формирует вещество, находящееся вблизи центральной чёрной дыры (ЧД). Трение частиц заставляет материю двигаться к внутренним слоям диска, а угловой момент вращения выталкивает её наружу, что приводит к нагреву диска. Теоретически спектр аккреционного диска вокруг сверхмассивной ЧД должен иметь максимумы в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. А корона из горячего материала, приподнятого над АД может вызывать возникновение рентгеновских фотонов за счёт эффекта обратного комптоновского рассеяния. Мощное излучение АД возбуждает холодные частицы межзвёздной среды, что обуславливает эмиссионные линии в спектре. Большая часть энергии, излучаемой непосредственно АЯГ, может поглощаться и переизлучаться в ИК (и других диапазонах) окружающей АЯГ пылью и газом.

Состояние проблемы АЯГ (по В. И. Пронику)

В 1936 году Эдвин Хаббл предложил универсальную классификацию галактик (т.н. Последовательность Хаббла), разделяющую все галактики по характерному внешнему виду на спиральные, эллиптические, линзовидные и иррегулярные.

Однако, трудно уложить в единую классификацию всё многообразие вселенной. Вот и в последовательности Хаббла вскоре были обнаружены исключения из правил.

Эти категории галактик не относились ни к одному из 4-х приведенных типов и явно были “чем-то иным”, отличаясь от обычных галактик аномальным (а чаще запредельным) количеством излучаемой энергии. Такие “странные” объекты было решено отнести к отдельной категории объектов называемой галактики с активными галактическими ядрами (АГЯ).

К объектам активных галактических ядер относятся:

Галактики, внутри которых наблюдается активное галактическое ядро, часто называют галактиками-хозяевами.

Здесь рассмотрим лишь три последние вида объектов с АГЯ.

Галактика Сейферта

Американский астроном Карл Сейферт опубликовал в 1943 году список из десятка галактик, носящих сегодня его имя. Речь идет о галактиках, имеющих очень маленькое и очень яркое центральное ядро, в чьем эмиссионном спектре преобладают широкие интенсивные полосы.

Вас может заинтересовать

По размерам и форме это спиральные галактики, похожие на нашу, но в их центре находится ядро диаметром около 1000 световых лет, которое может удерживать до 40% света внутри галактики.

Инфракрасное излучение, испускаемое галактиками Сейферта в 1000 раз больше, чем у обычной галактики, и может за год удвоиться. В некоторых случаях это происходит всего лишь за месяц.

Иногда ядра тоже испускают значительное радиоизлучение, но оно несравнимо с излучением больших радиогалактик. Существует два подтипа галактик Сейферта: Sy 1 и Sy 2, различающиеся шириной полос в их спектрах. Кроме того, ядра Sy 1 — звездного типа (то есть их диаметр меньше одной угловой секунды), тогда как у Sy 2 широкое ядро.

Галактика Сейферта, как это выглядит в инфракрасном диапазоне. Эй, ребята, у вас там все в порядке?

Галактики Маркаряна

Изучая цвет и спектр обычных галактик, астрономы обнаружили, что свет, идущий из центральных зон, очень похож на солнечный, а точнее, в центре почти каждой галактики есть звезды спектрального типа G и К.

В начале 1960-х годов советский астрофизик Вениамин Егишевич Маркарян в противоположность вышеописанному заметил, что среди близких по яркости галактик существуют некоторые, у которых из центральной зоны излучается преимущественно синий цвет, и похоже, что в них много звезд типа А и F.

Существует два основных типа галактик Маркаряна, обозначаемых s (если галактика звездного типа) и d (если — диффузного типа). Похоже, что d — это конгломераты из газа и недавно образованных гигантских синих звезд.

Галактики типа s обычно выглядят как сильно сжатые ядра звездного или почти звездного типа, вокруг которых иногда наблюдается довольно слабая галактика. Спектры этих галактик очень похожи на спектры квазаров, они обычно имеют вид излучения водорода, однако бывают и другими.

Объекты BL созвездия Ящерицы

Были обнаружены в 1941 году и считались “неправильными” переменными звездами, однако в 1968 году, благодаря наблюдениям голландского астронома Мартена Шмидта, выделены в отдельную группу космических объектов.

Объекты BL созвездия Ящерицы это слабые звезды, способные , тем не менее, на очень быстрые и непредсказуемые перемены звездной величины в оптическом диапазоне за очень короткий срок – вплоть до нескольких дней.

Общие свойства галактик с активными галактическими ядрами

По мере накопления данных наблюдений, установлено существование непрерывной последовательности галактик с более или менее активными ядрами.

Эта последовательность начинается с обычных галактик, таких, как наша, активность ядер которых невелика, до галактик Сейферта и Маркаряна, в которых происходят в миниатюре те же явления, что и в квазаре.

Это качественное сходство привело к мысли, что источники энергии всех этих объектов могут быть одними и теми же, а именно — сверхкрупными черными дырами.

Материя, попадающая в черную дыру, образует растущий диск с двумя перпендикулярными к нему противоположно направленными выбросами материи и высвобождает огромное количество энергии. У этих черных дыр весьма заметная масса (от 100 млн. до 1 млрд. солнечных масс) и радиус порядка нескольких световых месяцев или часов.

Поэтому разнообразие активных ядер галактик только внешнее и зависит от ракурса, под которым происходит наблюдение.

Если смотреть на диск с ребра, можно наблюдать за обоими выбросами материи, тогда как свет галактики будет затемнен пылью и ослаблен. Радиоволны неизменно будут проходить через сам диск. В этом случае мы имеем дело с радиогалактикой.

И напротив, если галактика сориентирована так, что выброс направлен вдоль линии зрения наблюдателя, то они проявляют себя бурно и изменчиво, как объекты BL созвездия Ящерицы.

И наконец, если растущий диск имеет косой наклон, можно наблюдать лишь один выброс, который имеет форму радиогалактики или квазара. Кроме того, квазары и галактики Сейферта, возможно, объекты одного и того же рода, находящиеся на разных этапах своей эволюции. Похоже, что квазары моложе, а галактики Сейферта — старше.

Художественная интерпретация аккреционного диска сверхмассивной черной дыры, подпитывающей галактику в активном состоянии.

1970-е годы стали неким переломным моментом для астрономии. Дело в небольшом радиоисточнике, подававшем сигналы из центра Млечного Пути. Ему дали название Стрелец А. Десятилетняя слежка и теории позволили понять, что мы смотрим на сверхмассивную черную дыру (СЧД). С того самого момента ученые начали думать, что каждая крупная галактика располагает подобным объектом.

Большую часть своего существования СЧД проводят в тишине и покое, поэтому их нельзя заметить или отследить. Но как только поблизости оказывается материал, они просыпаются и взрываются излучением, создавая больше свечения, чем способна предложить галактика. Эти яркие участки именуют активными ядрами галактики, доказывающих наличие СЧД.

Описание

Что же такое активное ядро галактики? Важно начать с того, что яркие всплески не производятся сверхмассивной черной дырой. Ведь этот объект не выпускает даже крошечные частицы света. Вместо этого поток спектра высвобождается из холодного вещества (пыль и газ), окружающего черные дыры. Это аккреционные диски, являющиеся подпиткой для дыры.

Строение активного ядра галактики

В этих участках царствует мощная сила тяжести, поэтому сжимает материал диска, пока температура не достигнет отметки в миллион кельвинов. Именно этот процесс и создает электромагнитную энергию в оптическом и ультрафиолетовом диапазоне. Над аккреционным диском также появляется корона, способная рассеивать фотоны до уровня энергии, получаемой из рентгеновских лучей.

Иногда пылевые и газовые дымки скрывают большую часть излучения, но тогда их можно отследить в инфракрасном диапазоне. Так что процесс заключается в контакте холодного вещества и сверхмассивной черной дыры. В этот момент также создаются сильные магнитные струи, зажигающие материал над или под черной дырой. Они могут выстреливаться на сотни тысяч световых лет и выступают второй причиной излучения.

Разновидность

У Сейферт 2 присутствуют исключительно узкие линии излучения, созданные газовыми облаками с низкой плотностью. Они отдалены от ядра, а скорость – 500-1000 км/с. Среди прочих подклассов тихих есть квазары и LINER (регионы с низкой ионизацией ядерных излучений). Она напоминают Сейферты 2, но линии с низкой ионизацией достаточно сильны.

Художественная интерпретация активного галактического ядра.

У громких также есть свои виды: радиогалактики, квазары и блазары. Первые – эллиптические с сильным излучением радиоволн. Наиболее яркий тип – квазары, спектры которых напоминают сейферты. Но они менее плотные по газовому соотношению, а узкие линии слабее широких в сейфертах. Блазары – радиоисточники, не отображающие эмиссионных линий в спектрах.

Обнаружение

Еще до того, как найти нечто конкретное, в галактических центрах замечались определенные особенности. Например, в аккреционном диске отмечали ядерно-оптические излучения. Как только диск перекрывался пылью или газом возле, можно было увидеть истинную картину в инфракрасном излучении.

Тогда появляются узкие и широкие линии оптического излучения, связанные с разными видами активного галактического ядра. Они формируются каждый раз, когда остывший материал приближается к черной дыре. В результате излучающий материал вращается вокруг черной дыры на высоких скоростях, приводя к диапазону допплеровских смещений освобожденных фотонов.

Струя, выпущенная из галактики М87 (в активном состоянии), достигает 5000 световых лет.

Есть также радио и рентгеновские континуумные излучения. Радио создаются из-за струи, а вот рентгеновские могут быть следствием первой или горячей короны, в которой рассеивается электромагнитное излучение. Нельзя забывать о рентгеновских линиях излучения, вырабатывающихся в период, когда лучи освещают холодный тяжелый материал, расположенный между ними и ядром.

Активное галактическое ядро Млечного Пути

Возвращаясь к Млечному Пути, оказалось, что количество материала, аккрецируемого на Стрелец А, соотносится с неактивным ядром галактики. Возможно, когда-то это было активное ядро, которое потом перешло в фазу радио-покоя. Однако, есть мнение, что через несколько миллионов (миллиардов) лет оно способно пробудиться.

Обнаружение активных галактических ядер было важным этапом, так как помогло рассортировать галактики по типам. Кроме того, благодаря поведению ядра астрономы научились определять размер всей галактики. Эти знания также дают подсказки насчет того, какие галактики сформировались путем слияния, а каким еще предстоит пройти сквозь этот процесс.

Активная гигантская эллиптическая галактика M87 . Из центра галактики вырывается релятивистская струя (джет)

Галактические ядра считают имеющими признаки активности если [1] :

Активная галактика — галактика с активным ядром, подразделяются на: радиогалактики, лацертиды и квазары. Есть мнение, что в центре таких галактик находится чёрная дыра, которая и является причиной повышенной интенсивности излучения от ядра, особенно в рентгеновском диапазоне. Из ядра таких галактик обычно вырывается релятивистская струя (джет). Отличительной чертой многих активных галактик является переменное (от нескольких дней до нескольких часов) рентгеновское излучение.

На данный момент доподлинно неизвестно, что является причиной необычного поведения активных ядер. Есть три вида наиболее разработанных и продвинутых теорий:

Активность ядра связывают со вспышками сверхновых звёзд. В этом случае вспышка сверхновой может быть стартовым механизмом освобождающим энергию, запасённую во всей области ядра. Регулярно протекающие в ядре вспышки сверхновых могут объяснить наблюдаемую энергетику ядер. Но некоторые наблюдаемые в радиогалактиках явления (выбросы вещества в виде струй релятивистской плазмы), говорящих об упорядоченной структуре магнитного поля ядра, объяснить не могут.
Активность ядра создаётся массивным звёздоподобным объектом с сильным магнитным полем. Тут прослеживается аналогия с пульсарами. Главной проблемой тут, как можно понять, является сам объект.
Активность ядра с сверхмассивной чёрной дырой ( от 10 6 до 10 9 масс Солнца ). Но проблема невыясненности того, что аккрецирует остается главной проблемой в этой теории.

В стандартной модели АЯГ аккреционный диск формирует вещество, находящееся вблизи центральной ЧД. Трение частиц заставляет материю двигаться к внутренним слоям диска, а угловой момент вращения выталкивает её наружу, что приводит к нагреву диска. Теоретически спектр аккреционного диска (АД) вокруг сверхмассивной ЧД должен иметь максимумы в оптическом и ультрафиолетовом диапазонах. А корона из горячего материала, приподнятого над АД может вызывать возникновение рентгеновских фотонов за счёт эффекта обратного комптоновского рассеяния. Мощное излучение АД возбуждает холодные частицы межзвёздной среды, что вызывает возникновение эмиссионных линий в спектре. Большая часть энергии, излучаемой непосредственно АЯГ, может поглощаться и переизлучаться в ИК (и других диапазонах) окружающей АЯГ пылью и газом.

Читайте также: