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

La maggior parte delle volte, questi buchi neri sono silenziosi e invisibili, essendo quindi impossibile osservare direttamente. Ma durante i periodi in cui il materiale cade nelle loro enormi fauci, brillano di radiazioni, emettendo più luce del resto della galassia messa insieme. Questi centri luminosi sono ciò che è noto come Nuclei Galattici Attivi, e sono la prova più forte dell'esistenza delle SMBH.

Descrizione:

Va notato che le enormi esplosioni di luminosità osservate dai Nuclei Galattici Attivi (AGN) non provengono dagli stessi buchi neri supermassicci. Per un po 'di tempo, gli scienziati hanno capito che niente, nemmeno luce, può sfuggire all'orizzonte degli eventi di un buco nero.

Anziché, la massiccia esplosione di radiazioni - che include le emissioni nella radio, microonde, infrarossi, ottico, ultravioletti (UV), Le bande d'onda dei raggi X e gamma – provengono dalla materia fredda (gas e polvere) che circonda i buchi neri. Questi formano dischi di accrescimento che orbitano attorno ai buchi neri supermassicci, e alimentarli gradualmente importa.

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 ottica-UV. Una corona di materiale caldo si forma anche sopra il disco di accrescimento, e può diffondere fotoni fino a energie di raggi X.

Una grande frazione della radiazione dell'AGN può essere oscurata da gas e polvere interstellari vicino al disco di accrescimento, ma questo sarà probabilmente ri-irradiato alla banda d'onda a infrarossi. Come tale, la maggior parte (se non tutto) dello spettro elettromagnetico è prodotto dall'interazione della materia fredda con le 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 radiazioni osservate.

Tipi di AGN:

Tipicamente, gli scienziati dividono l'AGN in due categorie, che sono indicati come nuclei "radio-quiet" e "radio-loud". La categoria radio-loud 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 getto o emissione relativa al getto è trascurabile.

Carl Seyfert scoprì la prima classe di AGN nel 1943, ecco perché ora portano il suo nome. Le "galassie di Seyfert" sono un tipo di AGN radio-silenziosi noti per le loro righe di emissione, e sono suddivisi in due categorie in base ad essi. Le galassie Seyfert di tipo 1 hanno linee di emissione ottiche sia strette che allargate, che implicano l'esistenza di nubi di gas ad alta densità, così come velocità del gas comprese tra 1000 e 5000 km/s vicino al nucleo.

Tipo 2 Seyfert, in contrasto, hanno solo linee di emissione strette. Queste linee strette sono causate da nubi di gas a bassa densità che si trovano a distanze maggiori dal nucleo, e velocità del gas da circa 500 a 1000 km/s. Oltre a Seyfert, altre sottoclassi di galassie radio-silenziose includono quasar radio-silenziose e LINER.

Le galassie della regione della riga di emissione nucleare a bassa ionizzazione (LINER) sono molto simili alle galassie di Seyfert 2, ad eccezione delle loro linee a bassa ionizzazione (come suggerisce il nome), che sono abbastanza forti. Sono gli AGN a più bassa luminosità esistenti, e spesso ci si chiede se siano effettivamente alimentati dall'accrescimento su un buco nero supermassiccio.

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

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

Rilevamento:

Storicamente parlando, sono state osservate una serie di caratteristiche all'interno dei centri delle galassie che hanno permesso di identificarle come AGN. Ad esempio, ogni volta che il disco di accrescimento può essere visto direttamente, si possono vedere emissioni nucleari-ottiche. Ogni volta che il disco di accrescimento è 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 ottiche larghe 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 emettitore che ruota attorno al buco nero ad alta velocità (causando una serie di spostamenti Doppler dei fotoni emessi). Nel primo caso, materiale freddo più distante è il colpevole, con conseguente linee di emissione più strette.

Prossimo, ci sono emissioni di continuo radio e di raggi X. Considerando che le emissioni radio sono sempre il risultato del jet, le emissioni di raggi X possono derivare sia dal getto che dalla corona calda, dove la radiazione elettromagnetica è diffusa. Scorso, ci sono emissioni di linee 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 solo o in combinazione, hanno portato gli astronomi a effettuare numerose rilevazioni al centro delle galassie, così come per 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 su Sagitarrius A è coerente con un nucleo galattico inattivo. È stato teorizzato che avesse un nucleo attivo in passato, ma da allora è passato a una fase di silenzio radio. Però, è stato anche teorizzato che potrebbe tornare attivo tra qualche milione (o miliardi) di anni.

Quando la Galassia di Andromeda si fonderà con la nostra in pochi miliardi di anni, il buco nero supermassiccio che si trova al suo centro si fonderà con il nostro, producendone uno molto più massiccio e potente. A questo punto, il nucleo della galassia risultante - la galassia Milkdromeda (Andrilky), forse? – avrà sicuramente materiale sufficiente 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 ultimo, ha anche aiutato gli astronomi a capire quali galassie hanno subito fusioni in passato, e cosa potrebbe succedere per noi un giorno.