En la década de 1970, los astrónomos se dieron cuenta de una fuente de radio compacta en el centro de la Vía Láctea, a la que llamaron Sagitario A. Después de muchas décadas de observación y evidencia creciente, se teorizó que la fuente de estas emisiones de radio era en realidad un agujero negro supermasivo (SMBH). Desde entonces, los astrónomos han llegado a teorizar que las SMBH se encuentran en el corazón de todas las galaxias grandes del Universo.
La mayoría de las veces, estos agujeros negros son silenciosos e invisibles, por lo que es imposible observarlos directamente. Pero durante los tiempos en que el material cae en sus fauces masivas, arden con radiación, emitiendo más luz que el resto de la galaxia combinada. Estos centros brillantes son lo que se conoce como núcleos galácticos activos, y son la prueba más fuerte de la existencia de SMBH.
Descripción:
Cabe señalar que las enormes explosiones de luminosidad observadas en los núcleos galácticos activos (AGN) no provienen de los agujeros negros supermasivos. Durante algún tiempo, los científicos han entendido que nada, ni siquiera la luz, puede escapar del horizonte de eventos de un agujero negro.
En cambio, la explosión masiva de radiaciones, que incluye emisiones en la radio, microondas, infrarrojos, ópticas, ultravioleta (UV), rayos X y bandas de rayos gamma, provienen de la materia fría (gas y polvo) que rodea el negro. agujeros Estos forman discos de acreción que orbitan los agujeros negros supermasivos, y gradualmente los alimentan.
La increíble fuerza de gravedad en esta región comprime el material del disco hasta que alcanza millones de grados Kelvin. Esto genera radiación brillante, produciendo energía electromagnética que alcanza su punto máximo en la banda de onda óptica-UV. También se forma una corona de material caliente sobre el disco de acreción, y puede dispersar fotones hasta las energías de rayos X.
Una gran fracción de la radiación del AGN puede estar oscurecida por el gas interestelar y el polvo cerca del disco de acreción, pero es probable que se vuelva a irradiar en la banda de ondas infrarrojas. Como tal, la mayoría (si no todo) del espectro electromagnético se produce a través de la interacción de la materia fría con SMBH.
La interacción entre el campo magnético giratorio del agujero negro supermasivo y el disco de acreción también crea potentes chorros magnéticos que disparan material por encima y por debajo del agujero negro a velocidades relativistas (es decir, una fracción significativa de la velocidad de la luz). Estos chorros pueden extenderse por cientos de miles de años luz y son una segunda fuente potencial de radiación observada.
Tipos de AGN:
Por lo general, los científicos dividen AGN en dos categorías, que se denominan núcleos "radio silencioso" y "radio ruidoso". La categoría de radio fuerte corresponde a los AGN que tienen emisiones de radio producidas tanto por el disco de acreción como por los chorros. Los AGN radio silenciosos son más simples, ya que cualquier chorro o emisión relacionada con el chorro son insignificantes.
Carl Seyfert descubrió la primera clase de AGN en 1943, por lo que ahora llevan su nombre. Las "galaxias Seyfert" son un tipo de AGN radio silencioso que son conocidas por sus líneas de emisión y se subdividen en dos categorías basadas en ellas. Las galaxias Seyfert tipo 1 tienen líneas de emisión ópticas estrechas y ampliadas, lo que implica la existencia de nubes de gas de alta densidad, así como velocidades de gas de entre 1000 y 5000 km / s cerca del núcleo.
Los Seyferts tipo 2, por el contrario, solo tienen líneas de emisión estrechas. Estas líneas estrechas son causadas por nubes de gas de baja densidad que están a mayores distancias del núcleo y velocidades de gas de aproximadamente 500 a 1000 km / s. Además de Seyferts, otras subclases de galaxias radio silenciosas incluyen cuásares radioeléctricos y LINER.
Las galaxias de región de línea de emisión nuclear de baja ionización (LINER) son muy similares a las galaxias Seyfert 2, excepto por sus líneas de baja ionización (como su nombre indica), que son bastante fuertes. Son el AGN de menor luminosidad que existe, y a menudo se pregunta si de hecho están alimentados por la acumulación en un agujero negro supermasivo.
Las galaxias con alto volumen de radio también se pueden subdividir en categorías como radiogalaxias, cuásares y blazars. Como su nombre indica, las radiogalaxias son galaxias elípticas que son fuertes emisores de ondas de radio. Los cuásares son el tipo de AGN más luminoso, que tienen espectros similares a los de Seyferts.
Sin embargo, son diferentes en que sus características de absorción estelar son débiles o ausentes (lo que significa que probablemente sean menos densos en términos de gas) y las líneas de emisión estrechas son más débiles que las líneas anchas que se ven en Seyferts. Los Blazar son una clase de AGN altamente variable que son fuentes de radio, pero no muestran líneas de emisión en sus espectros.
Detección:
Históricamente hablando, se han observado una serie de características dentro de los centros de las galaxias que han permitido identificarlas como AGN. Por ejemplo, cada vez que se puede ver directamente el disco de acreción, se pueden ver las emisiones nucleares ópticas. Siempre que el disco de acreción esté oscurecido por gas y polvo cerca del núcleo, sus emisiones infrarrojas pueden detectar un AGN.
Luego están las líneas de emisión óptica amplias y estrechas que están asociadas con diferentes tipos de AGN. En el primer caso, se producen cuando el material frío está cerca del agujero negro, y son el resultado de que el material emisor gira alrededor del agujero negro a altas velocidades (causando un rango de cambios Doppler de los fotones emitidos). En el primer caso, el material frío más distante es el culpable, lo que resulta en líneas de emisión más estrechas.
A continuación, hay emisiones de radio continuo y de rayos X continuos. Mientras que las emisiones de radio son siempre el resultado del chorro, las emisiones de rayos X pueden surgir del chorro o de la corona caliente, donde se dispersa la radiación electromagnética. Por último, hay emisiones de líneas de rayos X, que ocurren cuando las emisiones de rayos X iluminan el material pesado y frío que se encuentra entre este y el núcleo.
Estos signos, solos o en combinación, han llevado a los astrónomos a realizar numerosas detecciones en el centro de las galaxias, así como a discernir los diferentes tipos de núcleos activos que existen.
La galaxia de la Vía Láctea:
En el caso de la Vía Láctea, la observación en curso ha revelado que la cantidad de material acumulado en Sagitarrius A es consistente con un núcleo galáctico inactivo. Se ha teorizado que tenía un núcleo activo en el pasado, pero desde entonces ha pasado a una fase silenciosa. Sin embargo, también se ha teorizado que podría volver a activarse en unos pocos millones (o miles de millones) de años.
Cuando la galaxia de Andrómeda se fusione con la nuestra en unos pocos miles de millones de años, el agujero negro supermasivo que está en su centro se fusionará con el nuestro, produciendo uno mucho más masivo y poderoso. En este punto, ¿el núcleo de la galaxia resultante, la galaxia Milkdromeda (Andrilky), tal vez? - sin duda tendrá suficiente material para que esté activo.
El descubrimiento de núcleos galácticos activos ha permitido a los astrónomos agrupar varias clases diferentes de galaxias. También ha permitido a los astrónomos entender cómo se puede discernir el tamaño de una galaxia por el comportamiento en su núcleo. Y, por último, también ha ayudado a los astrónomos a comprender qué galaxias se han fusionado en el pasado y qué podría venir para las nuestras algún día.
Hemos escrito muchos artículos sobre galaxias para la revista Space. Esto es lo que alimenta el motor de un agujero negro supermasivo, ¿podría la Vía Láctea convertirse en un agujero negro ?, ¿qué es un agujero negro supermasivo ?, encender un agujero negro supermasivo, ¿qué sucede cuando colisionan los agujeros negros supermasivos?
Para obtener más información, consulte los comunicados de prensa de Hubblesite sobre galaxias, y aquí está la página de ciencia de la NASA sobre galaxias.
Astronomy Cast también tiene episodios sobre núcleos galácticos y agujeros negros supermasivos. Aquí está el Episodio 97: Galaxias y el Episodio 213: Agujeros Negros Supermasivos.
Fuente:
- NASA - Introducción a AGN
- Wikipedia - Núcleo galáctico activo
- Cosmos - AGN
- Astronomía de rayos X de Cambridge - AGN
- Universidad de Leicester - AGN
