Активные ядра галактик

Активное ядро галактики – мощное энерговыделение от компактного центрального региона галактики, не относящееся ни к звёздной эволюции, ни к ударным процессам в газе. Активное ядро излучает во всём диапазоне длин волн (начиная от коротковолнового гамма- и рентген-излучения и заканчивая длинноволновым радиоизлучением). Излучение может быть настолько сильным, что перекрывает излучение всех остальных частей галактики. Такие объекты наблюдаются на достаточно больших расстояниях по всей Вселенной и называются квазарами. Но несмотря на очень большую светимость, активные ядра бывают очень компактных размеров (не больше Солнечной системы). Бывают и очень слабо видные в оптике, ультрафиолете и коротковолновой части спектра, но при этом очень яркие в радиодиапазоне (так называемые «радиогромкие» галактики, соответственно, если радиоизлучение очень слабое, они называются «радиотихие»).

Активные ядра галактик

Cейчас известно, что в большинстве галактик в центральном регионе находится черная дыра, причём зачастую сверхмассивная. Механизмом появления активности является аккреция на сверхмассивную чёрную дыру. Аккреция – падение вещества (газа) на гравитирующий космический объект извне, из окружающей среды. При этом при падении газа на галактику, чтобы он попал именно в околоядерную область, необходимо, чтобы источник газа потерял значительную часть углового момента в более внешних частях галактики и «захватился» центральным объектом.

Активные ядра галактик

Какие могут быть источники внешнего газа? В большинстве случаев говорят о взаимодействии галактик или об их слиянии. Разница между взаимодействием и слиянием состоит не в принципиальной разнице процессов, а в моменте времени одного процесса. Как только в космосе большая галактика начинает гравитационно притягивать маленькую галактику или если одновременно встречаются две схожие по массе галактики, то они начинают обмен газом, возникает так называемый «мост». Это взаимодействие. Затем, когда уже начинается непосредственно обмен не только газом, но и «смешиваются» звёзды и прилегающие к ним системы, это уже стадия «слияния». Прежде чем галактики окончательно превратятся в единое целое, центры галактик сделают несколько оборотов друг вокруг друга. Таким образом, во время этих этапов идёт активный обмен газом, меняется угловой момент, и одно из ядер (а иногда и оба) начинают проявлять признаки активности. При этом в образующихся приливных структурах могут появиться вспышки звездообразования и даже новые карликовые приливные галактики. Экзотическим источником газа являются космологические филаменты.

Источником излучения, на самом деле, является не сама сверхмассивная чёрная дыра, но аккреционный диск, возникающий вокруг неё. Газ падает на центральную часть галактики, его концентрация увеличивается, круговые скорости его движения увеличиваются. В результате слои газа начинают «тереться» друг об друга, вызывая тем самым мощное энерговыделение и излучение во всем диапазоне длин волн. Большая часть ультрафиолетового и инфракрасного излучения сконцентрирована в особых «конусах ионизации». Появляются они из-за наличия вокруг аккреционного диска непрозрачного для этих видов излучения толстого газопылевого тора. Также могут возникнуть коллимированные высокоэнергетические лучи, называемые джетами. Например, один из таких джетов можно увидеть на изображении известной по снимку тени чёрной дыры галактики M82. Джеты, если они расположены вне плоскости диска галактики, могут распространяться на очень большие расстояния. Но при попадании в газ в диске, джет начинает с ним взаимодействовать, появляются эмиссионные области (области возбужденного газа), по которым учёные вообще могут судить о наличии джета.

Активные галактики зачастую называют сейфертовскими (по имени Карла Сейферта, положившего начало изучению этих объектов). Сейфертовские галактики бывают двух типов: первого и второго. По сути, это одни и те же объекты, но видимые с Земли под разным углом. Сейфертовские галактики первого типа наблюдаются, грубо говоря, «плашмя», то есть мы беспрепятственно наблюдаем активное ядро, регион образования широких эмиссионных линий. Сейферты второго типа наблюдаются под определенным углом, то есть ядро заслоняет часть газового диска, и мы не можем наблюдать область образования широких линий.

Изучение активных ядер с появлением всё новых и новых технологий, приборов, методик становится интереснее. Если в начале двадцатого века человечество еще даже не представляло, что наша Галактика – лишь одна из огромного количества во Вселенной, то сейчас мы имеем уникальную возможность изучать то, что сокрыто в самом центре других далёких галатик.