COSA SONO I NUCLEI GALATTICI ATTIVI?

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Negli anni '70, gli astronomi sono venuti a conoscenza di una sorgente radio compatta al centro della Galassia della Via Lattea - che hanno chiamato Sagittario A. Dopo molti decenni di osservazione e prove crescenti, è stato teorizzato che la fonte di queste emissioni radio fosse in realtà un buco nero supermassiccio (SMBH). Da quel momento, gli astronomi sono arrivati a teorizzare che gli SMBH nel cuore di ogni grande galassia dell'Universo.

Il più delle volte, questi buchi neri sono silenziosi e invisibili, quindi impossibile da osservare direttamente. Ma durante i periodi in cui il materiale sta cadendo nelle loro massicce fauci, ardono di radiazioni, emettendo più luce rispetto al resto della galassia messi insieme. Questi centri luminosi sono noti come Nuclei Galattici Attivi e sono la prova più forte dell'esistenza di SMBH.

Descrizione:

Va notato che le enormi esplosioni di luminosità osservate dai nuclei galattici attivi (AGN) non provengono dai buchi neri supermassicci stessi. Per qualche tempo, gli scienziati hanno capito che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire all'Orizzonte degli Eventi di un buco nero.

Invece, il massiccio scoppio di radiazioni - che include le emissioni nelle bande radio, a microonde, a infrarossi, ottiche, ultraviolette (UV), a raggi X e ai raggi gamma - provengono dalla materia fredda (gas e polvere) che circonda il nero fori. Questi formano dischi di accrescimento che orbitano attorno ai buchi neri supermassicci e alimentano gradualmente la materia.

L'incredibile forza di gravità in questa regione comprime il materiale del disco fino a raggiungere milioni di gradi Kelvin. Questo genera radiazioni luminose, producendo energia elettromagnetica che raggiunge il picco nella banda d'onda ottica-UV. Una corona di materiale caldo si forma anche sopra il disco di accrescimento e può disperdere i fotoni fino alle energie dei raggi X.

Una grande parte della radiazione dell'AGN può essere oscurata da gas interstellare e polvere vicino al disco di accrescimento, ma questo sarà probabilmente irradiato di nuovo nella banda di onde infrarosse. Come tale, la maggior parte (se non tutto) dello spettro elettromagnetico viene prodotta attraverso l'interazione della materia fredda con gli SMBH.

L'interazione tra il campo magnetico rotante del buco nero supermassiccio e il disco di accrescimento crea anche potenti getti magnetici che sparano materiale sopra e sotto il buco nero a velocità relativistiche (cioè una frazione significativa della velocità della luce). Questi getti possono estendersi per centinaia di migliaia di anni luce e sono una seconda potenziale fonte di radiazione osservata.

Tipi di AGN:

Tipicamente, gli scienziati dividono l'AGN in due categorie, che sono denominate nuclei "radio-silenziosi" e "radio-rumorosi". La categoria radio-rumorosa corrisponde agli AGN che hanno emissioni radio prodotte sia dal disco di accrescimento che dai getti. Gli AGN radio-silenziosi sono più semplici, in quanto qualsiasi emissione relativa al getto o al getto è trascurabile.

Carl Seyfert scoprì la prima classe di AGN nel 1943, motivo per cui ora portano il suo nome. Le "galassie di Seyfert" sono un tipo di AGN radio-silenzioso noto per le sue linee di emissione e suddiviso in due categorie basate su di esse. Le galassie di Seyfert di tipo 1 hanno linee di emissione ottica sia strette che allargate, che implicano l'esistenza di nuvole di gas ad alta densità, nonché velocità del gas comprese tra 1000 e 5000 km / s vicino al nucleo.

I Seyferts di tipo 2, al contrario, hanno solo linee di emissione strette. Queste linee strette sono causate da nuvole di gas a bassa densità che si trovano a maggiori distanze dal nucleo e da velocità del gas da circa 500 a 1000 km / s. Oltre a Seyferts, altre sottoclassi di galassie radio-silenziose includono quasar radio-silenziose e LINER.

Le galassie regionali (LINER) a bassa emissione di ionizzazione sono molto simili alle galassie di Seyfert 2, ad eccezione delle loro linee a bassa ionizzazione (come suggerisce il nome), che sono piuttosto forti. Sono l'AGN con la luminosità più bassa esistente, e spesso ci si chiede se siano effettivamente alimentati dall'accrescimento su un buco nero supermassiccio.

Le galassie radio-rumorose possono anche essere suddivise in categorie come radio galassie, quasar e blasar. Come suggerisce il nome, le galassie radio sono galassie ellittiche che sono forti emettitori di onde radio. I quasar sono il tipo più luminoso di AGN, con spettri simili a Seyferts.

Tuttavia, sono diversi in quanto le loro caratteristiche di assorbimento stellare sono deboli o assenti (nel senso che sono probabilmente meno dense in termini di gas) e le linee di emissione strette sono più deboli delle linee larghe viste in Seyferts. I blazar sono una classe altamente variabile di AGN che sono sorgenti radio, ma non mostrano linee di emissione nei loro spettri.

Rilevamento:

Storicamente parlando, all'interno dei centri delle galassie sono state osservate numerose caratteristiche che hanno permesso di identificarle come AGN. Ad esempio, ogni volta che il disco di accrescimento può essere visto direttamente, è possibile vedere le emissioni nucleari-ottiche. Ogni volta che il disco di accrescimento viene oscurato da gas e polvere vicino al nucleo, un AGN può essere rilevato dalle sue emissioni a infrarossi.

Poi ci sono le linee di emissione ottica ampie e strette che sono associate a diversi tipi di AGN. Nel primo caso, vengono prodotti ogni volta che il materiale freddo è vicino al buco nero e sono il risultato del materiale che emette ruotando attorno al buco nero ad alta velocità (causando una serie di spostamenti Doppler dei fotoni emessi). Nel primo caso, il materiale freddo più distante è il colpevole, con conseguenti linee di emissione più strette.

Successivamente, ci sono emissioni di radio continuum e di raggi X continuum. Mentre le emissioni radio sono sempre il risultato del getto, le emissioni di raggi X possono derivare dal getto o dalla corona calda, dove le radiazioni elettromagnetiche sono disperse. Infine, ci sono emissioni di raggi X, che si verificano quando le emissioni di raggi X illuminano il materiale pesante freddo che si trova tra esso e il nucleo.

Questi segni, da soli o in combinazione, hanno portato gli astronomi a effettuare numerosi rilevamenti al centro delle galassie, nonché a discernere i diversi tipi di nuclei attivi là fuori.

La Via Lattea:

Nel caso della Via Lattea, l'osservazione in corso ha rivelato che la quantità di materiale accumulata sul Sagitarrio A è coerente con un nucleo galattico inattivo. È stato teorizzato che in passato aveva un nucleo attivo, ma da allora è passato a una fase radio-silenziosa. Tuttavia, è stato anche teorizzato che potrebbe tornare di nuovo attivo in pochi milioni (o miliardi) anni.

Quando la Galassia di Andromeda si fonde con la nostra in pochi miliardi di anni, il buco nero supermassiccio che si trova al suo centro si fonderà con il nostro, producendo uno molto più massiccio e potente. A questo punto, il nucleo della galassia risultante - la Galassia di Milkdromeda (Andrilky), forse? - avrà sicuramente abbastanza materiale per essere attivo.

La scoperta di nuclei galattici attivi ha permesso agli astronomi di raggruppare diverse classi di galassie. Ha anche permesso agli astronomi di capire come le dimensioni di una galassia possono essere individuate dal comportamento al suo interno. E, infine, ha anche aiutato gli astronomi a capire quali galassie hanno subito fusioni in passato e cosa potrebbe accadere per il nostro futuro.

Abbiamo scritto molti articoli sulle galassie per Space Magazine. Ecco cosa alimenta il motore di un buco nero supermassiccio? Potrebbe la Via Lattea diventare un buco nero? Che cos'è un buco nero supermassiccio? Attivare un buco nero supermassiccio, cosa succede quando i buchi neri supermassicci si scontrano ?.

Per ulteriori informazioni, dai un'occhiata ai comunicati stampa sulle galassie di Hubblesite e qui la pagina scientifica della NASA sulle galassie.

Il cast di astronomia ha anche episodi sui nuclei galattici e sui buchi neri supermassicci. Ecco l'episodio 97: Galaxies ed episodio 213: Supermassive Black Holes.

Fonte: