בשנות השבעים, האסטרונומים התוודעו למקור רדיו קומפקטי במרכז גלקסיית שביל החלב - אותו כינו קשת א '. לאחר עשרות שנים רבות של התבוננות והוכחות ראיות, נכתב כי המקור לפליטות הרדיו הללו היה למעשה חור שחור סופר-מסיבי (SMBH). מאז אותה תקופה, אסטרונומים באו לתאורז כי SMBHs בלב כל גלקסיה גדולה ביקום.
לרוב, החורים השחורים הללו שקטים ובלתי נראים, ובכך בלתי אפשרי לצפייה ישירה. אך בתקופות בהן החומר נופל לכיסות המסיביות שלהם, הם בוערים בקרינה ומכניסים יותר אור משאר הגלקסיה יחד. מרכזים מוארים אלה הם מה שמכונה גרעינים פעילים גלקטיים, והם ההוכחה החזקה ביותר לקיומם של SMBHs.
תיאור:
יש לציין כי פרצי הזוהר העצומים שנצפו מהגרעינים הפעילים הגלקטיים (AGNs) אינם מגיעים מהחורים השחורים העל-מסיביים עצמם. במשך זמן מה, מדענים הבינו ששום דבר, אפילו לא אור, לא יכול להימלט מאופק האירועים של חור שחור.
במקום זאת פרץ הקרינה העצום - שכולל פליטות ברדיו, מיקרוגל, אינפרא אדום, אופטי, אולטרה סגול (UV), רצועות רנטגן וקרני גאמה - מגיעים מחומר קר (גז ואבק) המקיפים את השחור חורים. אלה יוצרים דיסקי התקרבות המקיפים את החורים השחורים העל-מסיביים, ומאכילים אותם בהדרגה.
כוח הכובד המדהים באזור זה דוחס את חומר הדיסק עד שהוא מגיע למיליוני מעלות קלווין. זה מייצר קרינה בהירה, ומייצר אנרגיה אלקטרומגנטית המגיעה לשיפור בגלי הגלים האופטיים. קורונה של חומר חם נוצרת גם מעל דיסק ההקרדה, ויכולה לפזר פוטונים עד לאנרגיות רנטגן.
חלק גדול מהקרינה של ה- AGN עשוי להיות מוסתר על ידי גז ואבק בין-כוכבי קרוב לדיסק ההקרדה, אך ככל הנראה זה יוקרן מחדש על ידי גל האינפרא אדום. ככאלה, רוב (אם לא כולם) הספקטרום האלקטרומגנטי מיוצר באמצעות אינטראקציה של חומר קר עם SMBHs.
האינטראקציה בין השדה המגנטי המסתובב של החור השחור-ענקי לבין דיסק ההקרדה מייצרת גם סילונים מגנטיים חזקים שיורים חומר מעל ומתחת לחור השחור במהירות יחסית יחסית (כלומר חלק ניכר ממהירות האור). מטוסים אלו יכולים להימשך מאות אלפי שנות אור, והם מקור פוטנציאלי שני לקרינה שנצפתה.
סוגי AGN:
בדרך כלל, מדענים מחלקים את AGN לשתי קטגוריות, המכונות גרעינים "רדיו-שקט" ו"רדיו רדיו ". הקטגוריה רועשת רדיו תואמת AGNs שיש להם פליטות רדיו המיוצרות הן על ידי דיסק ההקרדה והן של המטוסים. AGNs שקטים ברדיו הם פשוטים יותר בכך שכל פליטה של מטוס או סילון קשורה לזניחה.
קרל סייפרט גילה את המחלקה הראשונה של AGN בשנת 1943, וזו הסיבה שהם נושאים כעת את שמו. "גלקסיות סייפר" הן סוג של AGN שקט רדיו הידוע בקווי הפליטה שלהם ומחולקים לשתי קטגוריות המבוססות עליהם. לגלקסיות מסוג סייפרט מסוג 1 יש קווי פליטה אופטיים צרים ומורחבים, המרמזים על קיומם של עננים של גז בצפיפות גבוהה, כמו גם מהירות גז של בין 1000 - 5000 קמ"ש ליד הגרעין.
לעומת זאת, Seyferts מסוג 2 יש קווי פליטה צרים בלבד. קווים צרים אלה נגרמים על ידי ענני גז בצפיפות נמוכה הנמצאים במרחקים גדולים יותר מהגרעין, ומהירות גז של כ 500 עד 1000 קמ"ש. בנוסף לסייפרץ, שיעורי משנה אחרים של גלקסיות שקטות רדיו כוללים קוואזרים שקטים ברדיו ו- LINER.
גלקסיות אזור קו פליטה גרעינית עם יינון נמוך (LINER) דומות מאוד לגלקסיות סייפר 2, למעט קווי היינון הנמוכים שלהן (כפי שהשם מרמז), שהן חזקות למדי. הם ה- AGN הזוהר ביותר שקיים, ולעיתים קרובות תוהים אם הם למעשה מונעים על ידי התקרבות לחור שחור-מסיבי.
ניתן לחלק גלקסיות רדיו רמות גם לקטגוריות כמו גלקסיות רדיו, קוואזרים ובלייזרים. כפי שהשם מרמז, גלקסיות רדיו הן גלקסיות אליפטיות שהן פולטות חזקות של גלי רדיו. קוואזרים הם הסוג הזוהר ביותר של AGN, שיש להם ספקטרום הדומה לסייפרץ.
עם זאת, הם שונים זה מזה שתכונות הספיגה של הכוכבים שלהם חלשים או נעדרים (כלומר, הם ככל הנראה פחות צפופים מבחינת הגז) וקווי הפליטה הצרים חלשים יותר מהקווים הרחבים שנראו בסייפרץ. בלייזרים הם סוג משתנה מאוד של AGN שהם מקורות רדיו, אך אינם מציגים קווי פליטה בספקטרום שלהם.
איתור:
מבחינה היסטורית מספר תכונות נצפו במרכזי הגלקסיות שאפשרו לזהותם AGNs. לדוגמה, בכל פעם שניתן לראות ישירות את דיסק ההקרדה, ניתן לראות פליטות אופטיות גרעיניות. בכל פעם שדיסק ההקרדה מוסתר על ידי גז ואבק קרוב לגרעין, ניתן לאתר AGN על ידי פליטות האינפרא אדום שלו.
ישנם קווי פליטה אופטיים רחבים וצרים הקשורים לסוגים שונים של AGN. במקרה הקודם, הם מיוצרים בכל פעם שחומר קר קרוב לחור השחור, והם תוצאה של החומר הפולט סביב החור השחור במהירות גבוהה (מה שגורם לטווח של משמרות דופלר של הפוטונים הנפלטים). במקרה הראשון, חומר קר מרוחק יותר הוא האשם, וכתוצאה מכך קווי פליטה צרים יותר.
בשלב הבא יש פליטות רצף רדיו ורנטגן. בעוד שפליטות רדיו הן תמיד תוצאה של הסילון, פליטת רנטגן יכולה לנבוע גם מהמטוס או מהקורונה החמה, בה מפוזרת קרינה אלקטרומגנטית. אחרון, יש פליטות קווי רנטגן, המתרחשות כאשר פליטת רנטגן מאירה את החומר הכבד והקר שנמצא בינה לבין הגרעין.
סימנים אלה, לבדם או בשילוב, הובילו את האסטרונומים לבצע איתורים רבים במרכז הגלקסיות, כמו גם להבחין בסוגים השונים של הגרעינים הפעילים שם בחוץ.
גלקסיית שביל החלב:
במקרה של שביל החלב, תצפית מתמשכת העלתה כי כמות החומר המופעלת על Sagitarrius A עולה בקנה אחד עם גרעין גלקטי לא פעיל. תאורזה שהיה לו גרעין פעיל בעבר, אך מאז עבר לשלב רדיו שקט. עם זאת, נחקר גם כי הוא עשוי להיות פעיל בעוד כמה מיליוני שנים (או מיליארד) שנים.
כאשר גלקסיית אנדרומדה תתמזג משלנו בעוד כמה מיליארדים שנים, החור השחור העל-מאסיבי שנמצא במרכזו יתמזג עם שלנו וייצר חור הרבה יותר מסיבי ועוצמתי. בשלב זה, גרעין הגלקסיה המתקבלת - גלקסיית מילקדרומדה (אנדרילקי), אולי? - ללא ספק יהיה מספיק חומר כדי שהוא יהיה פעיל.
גילוי גרעינים גלקטיים פעילים אפשר לאסטרונומים לקבץ יחד כמה כיתות גלקסיות שונות. זה גם מאפשר לאסטרונומים להבין כיצד ניתן להבחין בגודל הגלקסיה על ידי ההתנהגות שביסודה. ואחרון, זה גם עזר לאסטרונומים להבין אילו גלקסיות עברו מיזוגים בעבר ומה יכול לבוא ביום מן הימים שלנו.
כתבנו מאמרים רבים על גלקסיות עבור מגזין החלל. הנה מה דלק את המנוע של חור שחור סופר-מסיבי?, האם דרך החלב יכולה להיות חור שחור ?, מה זה חור שחור סופר-מסיבי ?, מפעילה חור שחור סופר-מסיבי, מה קורה כאשר חורים שחורים סופר-מסיביים מתנגשים ?.
למידע נוסף, עיין בהודעות החדשות של Hubblesite בנושא גלקסיות, והלן דף המדע של NASA בנושא הגלקסיות.
לאסטרונומיה יצוקה יש גם פרקים על גרעינים גלקטיים וחורים שחורים סופר-מסיביים. הנה פרק 97: גלקסיות ופרק 213: חורים שחורים סופר-מסיביים.
מקור:
- נאס"א - מבוא ל- AGN
- ויקיפדיה - גרעין גלקטי פעיל
- קוסמוס - AGN
- אסטרונומיה רנטגן של קיימברידג '- AGN
- אוניברסיטת לסטר - AGN
