regió compacta al centre d'una galàxia que té una lluminositat més alta del normal en alguns o tots els espectres electromagnètics From Wikipedia, the free encyclopedia
Un nucli de galàxia actiu (AGN per les sigles en anglès) és una regió compacta al centre d'una galàxia que té una lluminositat més alta del normal en alguns o tots els espectres electromagnètics (en la longitud d'ona de ràdio, infraroig, òptic, ultraviolat, raigs X i/o raigs gamma). Una galàxia que allotja un AGN s'anomena galàxia activa. La radiació provinent d'un nucli de galàxia actiu podria ser el resultat de l'acreció en un forat negre supermassiu al centre de la galàxia hoste. Els nuclis de galàxia actius són les fonts de radiació electromagnètica de més persistència lluminosa de l'univers, i com a tal es poden usar com a mitjà per al descobriment d'objectes llunyans; la seva evolució com a funció de temps còsmic també estableix limitacions en els models cosmològics.
S'ha discutit durant molt de temps que els nuclis galactics actius estan propulsats per l'acreció a forats negres massius (amb masses entre 10⁶ i 10¹⁰ vegades la del Sol). Els nuclis de galàxia actius són tan persistentment i extrema lluminosos com compactes; l'acreció pot donar potencialment una conversió eficient d'energia potencial i cinètica a radiació, i un forat negre massiu té una alta lluminositat d'Eddington, per tant podria proveir l'alta i persistent lluminositat observada. Els forats negres supermassius centrals es creu que existeixen al centre de totes les galàxies massives: la massa del forat negre concorda bé amb la velocitat de dispersió o lluminositat del bulb de la galàxia. Encara que característiques similars a les de nuclis de galàxies actius es poden esperar allà on un subministrament de material per acreció provés de l'esfera d'influència del forat negre central.
En el model estàndard de nucli galàctic actiu, el material fred proper al forat negre central forma un disc d'acreció. L'espectre que s'espera d'un disc d'acreció d'un forat negre supermassiu arriba al seu màxim en la longitud d'ona òptica-ultraviolada; a més, una corona de material calent es forma per sobre del disc d'acreció i pot causar un efecte Compton invers superior a l'energia dels raigs X. La radiació del disc d'acreció excita els materials freds propers al forat negre i es produeix radiació via línies d'emissió. Una gran part de la producció primària dels nuclis galàctics actius pot ser enfosquida pel gas o pols interestel·lar propera al disc d'acreció, però alhora podria ser reradiada i tornar a emetre en altres longituds d'ona, en la seva majoria en forma d'infraroig.
Alguns discs d'acreció produeixen jets, parells de surgències de matèria extremadament ràpida que emergeixen prop del disc (la direcció del jet es pot determinar o pel moment angular de l'eix del disc o per l'eix de rotació del forat negre). Els mecanismes de producció del jet i la seva composició a petita escala no es coneixen actualment, ja que les observacions no poden distingir entre les variacions dels models teòrics que existeixen. Són sobretot visibles en la longitud d'ona de ràdio, on la interferometria de molt llarga base es pot usar per estudiar la radiació sincrotró que emeten per sota de l'escala sub-parsec. No obstant això, irràdien en totes les longituds d'ona des de ràdio a raigs gamma via el sincrotró i difusió Compton inversa, i per tant els nuclis de galàxia actiu amb jets tenen un segona font potencial de radiació contínua.
Finalment, és important tenir en compte que hi ha una categoria radiactivament ineficaç de solucions a les equacions en l'acreció. La més coneguda és l'acumulació dominada per un flux d'advecció[1] però n'existeixen altres. En aquests tipus d'acreció, què és important per als índexs ben per sota del límit d'Eddington, la matèria acretada no forma un disc prim i conseqüentment no irradia l'energia que ha adquirit al moure's prop del forat negre. L'acreció radiactivament ineficient s'ha usat per a explicar la manca d'una forta radiació de tipus nucli galàctic actiu provinent de forats negres supermassius del centre de galàxies el·líptiques de cúmuls, on podríem esperar uns índexs alts d'acreció i, les altes lluminositats corresponents.[2] Els AGN radiactivament ineficaços es podria esperar que presentessin una manca d'altres moltes característiques estàndards dels nuclis galàctics actius amb un disc d'acreció.
No hi ha cap signatura observacional d'un nucli de galàxia actiu. La llista següent cobreix algunes de les característiques històricament importants que han permès identificar un sistema com nucli de galàxia actiu.
Les galàxies actives es poden dividir en dues classes anomenades ràdio silencioses o ràdio sorolloses. En els objectes ràdio sorollosos les emissions de jets i lòbuls que produeixen dominen la lluminositat del nucli actiu de la galàxia, almenys en les longituds d'ona de ràdio però possiblement en altres sinó en totes. Els objectes ràdio silenciosos són més imples, ja que no existeix l'emissió de jet o similars.
La terminologia dels nuclis de galàxia actius és sovint confusa, ja que les distincions entre els diferents tipus de nuclis de galàxia actiu algunes vegades reflecteixen diferències històriques de com van ser descoberts els objectes o com van ser classificats inicialment, més que en diferències físiques reals.
Els models unificats de nuclis galàctics actius ajunten dos o més classes d'objectes, basant-se en l'observació tradicional, proposant que són realment un sol tipus d'objecte físic observat en diferents condicions. Els models actuals són 'models unificats basats en l'orientació', el que vol dir, que proposen que les diferències aparents entre els diferents tipus d'objecte sorgeixen simplement perquè estan orientats de diferent manera a l'observador.[10][11]
A baixes lluminositats, els objectes a unificar són les galàxies de Seyfert. Els models unificats proposen que en Seyfert 1 l'observador té una visió directa sobre el nucli actiu. En Seyfert 2 s'observa a través d'una estructura que enfosquidora que impedeix la visió directa de l'emissió òptica, la regió de línia ampla o l'emissió suau de raigs X. La clau dels models d'acreció depenent de l'orientació és que els dos tipus d'objectes poden ser el mateix vistos des de diferents angles. Les imatges estàndards són d'un tor de material enfosquidor al voltant del disc d'acreció. Pot ser prou gran com per enfosquir la regió de línia d'emissió ampla, però no tan gran com per a enfosquir la regió de línia d'emissió estreta, la qual es pot veure en les dues classes d'objectes. Les galàxies Seyfert 2 es poden veure a través del tor. Fora del tor hi ha material que pot reflectir emissió nuclear a la nostra línia de visió, permetent que puguem veure l'emissió continua òptica i de raigs X, i en alguns casos, línies d'emissió amples-- les quals estan altament polaritzades, mostrant que han estat escampades i provant que algunes Seyfert 2 realment contenen Seyfert 1 amagades. Les observacions en infraroig dels nuclis Seyfert 2 corroboren aquesta idea.
A altes lluminositats, els quàsars prenen el lloc a les Seyfert 1, però, com abans s'ha mencionat, els corresponents 'quasar 2' ha estat difícils de trobar fins ara. Si no tenen el component reflector de les Seyfert 2 seran molt difícil de detectar a no ser a través de la seva emissió forta de raigs X o la seva lluminositat de línia estreta.
Històricament el treball en la unificació dels objectes ràdio sorollosos s'ha concentrat en els quàsars ràdio sorollosos d'alta lluminositat. Aquests es poden unificar amb les radiogalàxies de línies estretes d'una manera anàloga a les galàxies Seyfert 1/2 (però sense la complicació del component reflector: les radiogalàxies que emeten línies estretes no mostren emissions nuclears contínues o un flux de raigs X reflectit, encara que emeten ocasionalment línies amples polaritzades). Les estructures de ràdio a gran escala d'aquests objectes aporten la prova que aquests models sobre l'orientació són realment certs.[12][13][14] Les proves elaborades per les observacions de raigs X sostenen la tesi d'unificació: les radiogalàxies mostren proves d'enfosquiment per un tor de matèria mentre els quàsars no, encara que s'ha d'anar amb compte, ja que els objectes ràdio sorollosos tenen també un component relacionat amb els jets, és, per tant, necessari recórrer a l'alta definició para separar l'emissió tèrmica dels gasos calents a gran escala.[15] Amb un petit angle en la línia de visió, domina el beaming relativista, i es pot observar un blàzar d'algun tipus.
No obstant això, la població de radiogalàxies es troba completament dominada pels objectes de baixa lluminositat i baixa excitació. Aquests objectes no mostren línies d'emissió nuclear forta---amples o estretes--- tenen una línia contínua en l'òptic el que semble completament relacionat amb els jets,[7] i la seva emissió de raigs X sembla també provenir del jet.[8] Aquests objectes no es poden unificar amb els quàsars, inclús si inclouen algun objecte d'alta lluminositat quan s'observa l'emissió de ràdio, ja que el tor no pot mai amagar la regió de línia d'emissió estreta, i ja que els estudis de l'infraroig mostren que no tenen components nuclears amagats:[16] de fet, no hi ha cap prova de tor en aquests objectes. Probablement, formen un tipus diferenciat en el qual només és important l'emissió relacionada amb jet. En angles petits a la línia de visió, apareixen com a objectes BL Lacertae.[17]
Durant molt de temps, les galàxies actives han aconseguit tots els rècords de desplaçament cap al vermell, degut a la seva alta lluminositat (tant en l'espectre visual com en el de ràdio): encara tenen un paper important en els estudis sobre les primeres etapes de l'univers, però ara es reconeix que degut a la seva natura, els nuclis galàctics actius donen una imatge molt esbiaxada de la típica galàxia amb desplaçament cap al vermell.
Més interessants són els estudis de l'evolució de la població de nuclis galàctics actius. La majoria dels tipus lluminosos de nuclis galàctics actius (tant sorollosos com silenciosos) sembla haver estat molt més nombrosos en l'univers primigeni. Això suggereix (1) que els forats negres supermassius es van formar abans i (2) que les condicions de formació de nuclis galàctics actius lluminosos eren més favorables en aquells temps-- per exemple, que hi havia una més alta disponibilitat de gas fred a prop del centre de les galàxies del que hi ha ara. Això implica que molts objectes que abans eren quàsars lluminosos ara són molt menys lluminosos, o no ho són gens. L'evolució de la població dels nuclis de galàxia actius de baixa lluminositat està molt menys ben limitada degut a la dificultat de detectar i observar aquests objectes amb alts desplaçaments cap al vermell.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
