Astronomia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
  Jesteś tutaj:   Wirtualny Wszechświat > Astronomia > Galaktyki  
  Tematy
- Historia astronomii
- Narzędzia i metody astronomii
- Astronomia sferyczna i praktyczna
- Badania kosmiczne
- Układ Słoneczny
- Słońce
- Galaktyki
- Typy i klasyfikacja galaktyk
- Promieniowanie galaktyk normalnych
- Powstanie i ewolucja galaktyk
- Ciemna materia w galaktykach
- Galaktyki aktywne
- Radioźródła pozagalaktyczne
- Galaktyki Seyferta
- Kwazary
- Lacertydy
- Aktywne jądra galaktyk
- Rozmieszczenie galaktyk
- Układ Lokalny galaktyk
- Grupy galaktyk
- Supergromada Lokalna
- Gromady galaktyk
- Ciemna materia
- Kosmologia
- Gwiazdozbiory całego roku
- Eseje

  Szukacz




Aktywne jądra galaktyk

Rozmaitość form, jasności absolutnych i wielu innych własności - a co się z tym wiąże - warunków fizycznych w aktywnych jądrach galaktyk narzuca duże wymagania na budowane modele tych obiektów. Rosnąca liczba argumentów świadczy o tym, iż źródłem energii aktywnych galaktyk jest akrecja (łac. accretio - wzrost, przybywanie), czyli opadanie materii na masywną czarną dziurę. Przyjmuje się, że w centrum galaktyki aktywnej znajduje się czarna dziura o masie 106-109 M. Obecność zwartego i masywnego obiektu w centrum aktywnego jądra galaktyki wynika z dwu istotnych przesłanek obserwacyjnych. Górne ograniczenia na rozmiary są konsekwencją szybkiej zmienności promieniowania niektórych kwazarów . Średnica d obszaru emitującego promieniowanie o zmiennym natężeniu wynosi:

d < c x ,

gdzie c jest prędkością światła, a - skalą czasową, w której zaobserwowano zmiany jasności obiektu. Jakikolwiek stacjonarny obiekt świecący z jasnością L musi być dostatecznie masywny, aby siły własnej grawitacji mogły powstrzymać jego rozerwanie przez ciśnienie emitowanego promieniowania:

L < LEdd = 30 000 (M/M) x L,

gdzie LEdd jest tzw. jasnością Eddingtona. Przy typowym blasku jasnych kwazarów, wynoszącym L = 1013 L, masa centralna powinna przekraczać 3x108 M. W aktywnych jądrach o niższym poziomie aktywności mogą rezydować czarne dziury o odpowiednio mniejszych masach.

...powiększenie  >>>
Dysk pyłowy wokół czarnej dziury w obszarach centralnych galaktyki NGC 4261 (znajdującej się w odległości około 20 megaparseków). Dysk ma średnicę mniej więcej 250 parseków i masę sięgającą 100 tysięcy mas Słońca (M). Masę czarnej dziury ocenia się na 1,2 x 109 M.

Siła odśrodkowa nie pozwala materii znajdującej się w sąsiedztwie czarnej dziury na swobodny spadek ku centrum. Gwiazdy i obłoki gazu poruszają się w jej polu grawitacyjnym po mniej lub bardziej losowo rozrzuconych orbitach; wskutek wzajemnych zderzeń wokół czarnej dziury formuje się płaski, wirujący dysk, w którym materia porusza się po współśrodkowych orbitach. Okres obiegu materii w dysku zależy od odległości od centrum, podobnie jak to ma miejsce w przypadku ruchu planet wokół Słońca. Wskutek działania sił lepkości sąsiednie warstwy dysku dążą do wyrównania prędkości kątowych. Powoduje to systematyczne hamowanie warstw wewnętrznych i stopniowe opadanie materii w kierunku czarnej dziury. W procesie tym wyzwala się energia grawitacyjna, która zamienia się na energię mechaniczną, a następnie na ciepło i zostaje ostatecznie wypromieniowana z dysku głównie w dziedzinie optycznej i nadfiolecie. Część z tego promieniowania może być zaabsorbowana przez pył w zewnętrznych obszarach dysku i ponownie wyemitowana - głównie w podczerwieni. Fotony nadfioletowe mogą również wzbudzać i jonizować gaz w leżących bliżej niż pył obłokach. Energia tej części promieniowania zostaje wyświecona w liniach emisyjnych.

Całkowita jasność aktywnego jądra jest proporcjonalna do ilości przechwytywanej materii na jednostkę czasu: w kwazarach tempo akrecji jest największe, w galaktykach Seyferta - odpowiednio mniejsze, by w galaktykach o ledwie widocznych śladach aktywności przyjmować dowolnie niski poziom. Procesy zamiany energii mechanicznej na promieniowanie elektromagnetyczne nie są w wielu szczegółach wyjaśnione. Model dysku akrecyjnego rozwiązuje jednak zasadniczy problem produkcji ogromnych ilości energii w aktywnych jądrach. Ocenia się, że z jednego kilograma materii spadającej (akreowanej) na czarną dziurę wyzwala się energia (1-3)x1016 dżuli (J). Jest to 20-60 razy więcej niż w najbardziej wydajnych cyklach reakcji termojądrowych, zachodzących we wnętrzach gwiazd. W najjaśniejszych kwazarach tempo akrecji powinno sięgać 10 M na rok. Są to ilości niewielkie w porównaniu z całkowitą masą galaktyki; niejasny pozostaje natomiast mechanizm kierowania materii w galaktyce w bezpośrednie sąsiedztwo czarnej dziury. W przypadku słabszych kwazarów i galaktyk Seyferta przypuszcza się, że wskutek przypadkowych przejść gwiazd w pobliżu czarnej dziury część z nich zostanie rozerwana przez siły przypływowe i ilość uzyskanej w ten sposób materii jest wystarczająca do podtrzymania jasności aktywnego jądra. Większe ilości materii, z której mógłby uformować się dysk akrecyjny, są dostępne w galaktykach, w których nastąpiło zachwianie równowagi wskutek oddziaływań z innymi galaktykami. Ostatnie obserwacje wskazują, że kwazary istotnie występują w galaktykach zdeformowanych zderzeniem lub bliskim przejściem innej galaktyki.

Materia docierająca w bezpośrednie sąsiedztwo czarnej dziury porusza się w bardzo silnym polu grawitacyjnym. Zjawiska tam zachodzące są w chwili obecnej słabo poznane. Z wielu obserwacji wynika jednak, że zasadnicze znaczenie odgrywają procesy nietermiczne. Być może ważną rolę spełnia również pole magnetyczne. Emisja rentgenowska - cecha charakterystyczna aktywnych jąder galaktyk - oznacza, że w obszarze tym zostają wytworzone strumienie relatywistycznych elektronów. W niektórych obiektach silnie relatywistyczna plazma jest wyrzucana na zewnątrz w postaci wąskich strug w kierunku prostopadłym do płaszczyzny dysku (patrz Radioźródła pozagalaktyczne).

Pozostaje otwartą kwestia, czy wszystkie zjawiska zachodzące w aktywnym jądrze mają swoją ostateczną przyczynę w istnieniu centralnie położonej masywnej czarnej dziury. Istnieją konkurencyjne modele, które usiłują wyjaśnić część obserwowanych zjawisk przy założeniu, że w jądrze galaktyki znajduje się gęsta gromada masywnych gwiazd lub że zachodzi tam gwałtowny proces tworzenia nowych gwiazd z materii rozproszonej. Wydaje się prawdopodobne, że akrecji na czarną dziurę rzeczywiście powinien towarzyszyć proces powstawania nowych gwiazd. Obserwacje wskazują bowiem, że oba zjawiska są często pobudzane przez zderzenia lub tylko zbliżenia dwóch galaktyk. Obiekt ma zwiększoną szansę stać się galaktyką aktywną, jeżeli doznał zaburzenia ze strony innej galaktyki: może wówczas dojść do jednoczesnego zainicjowania procesu gwiazdotwórczego i akrecji na czarną dziurę.

Andrzej M. Sołtan

Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach