På 1970-talet astronomer blev medvetna om en kompakt radiokälla i mitten av Vintergatans galax – som de döpte till Sagittarius A. Efter många decennier av observationer och växande bevis, det ansågs att källan till dessa radiostrålar i själva verket var ett supermassivt svart hål (SMBH). Sen den tiden, astronomer har kommit att teoretisera att SMBH är hjärtat av varje stor galax i universum.

För det mesta, dessa svarta hål är tysta och osynliga, är därför omöjligt att observera direkt. Men under de tider då material faller ner i deras massiva maws, de flammar av strålning, släcker mer ljus än resten av galaxen tillsammans. Dessa ljusa centra är vad som kallas Active Galactic Nuclei, och är det starkaste beviset för existensen av SMBHs.

Beskrivning:

Det bör noteras att de enorma utbrott i ljusstyrka som observerats från Active Galactic Nuclei (AGNs) inte kommer från de supermassiva svarta hålen själva. För en tid, forskare har förstått att ingenting, inte ens ljus, kan undkomma händelsehorisonten i ett svart hål.

Istället, den massiva strålningen – som inkluderar emissioner i radion, mikrovågsugn, infraröd, optisk, ultraviolett (UV), Röntgen- och gammastrålningsvågband – kommer från kall materia (gas och damm) som omger de svarta hålen. Dessa bildar ackretionsskivor som kretsar kring de supermassiva svarta hålen, och att gradvis mata dem spelar roll.

Den otroliga tyngdkraften i denna region komprimerar skivans material tills det når miljontals grader kelvin. Detta genererar stark strålning, producerar elektromagnetisk energi som toppar i det optiska UV-vågbandet. En korona av hett material bildas också ovanför ackretionsskivan, och kan sprida fotoner upp till röntgenenergier.

En stor del av AGN:s strålning kan skymmas av interstellär gas och damm nära ackretionsskivan, men detta kommer sannolikt att återutstrålas på det infraröda vågbandet. Som sådan, det mesta (om inte hela) av det elektromagnetiska spektrumet produceras genom interaktionen mellan kall materia och SMBH.

Interaktionen mellan det supermassiva svarta hålets roterande magnetfält och accretionskivan skapar också kraftfulla magnetiska jetstrålar som avfyrar material ovanför och under det svarta hålet med relativistiska hastigheter (dvs en betydande del av ljusets hastighet). Dessa strålar kan sträcka sig i hundratusentals ljusår, och är en andra potentiell källa för observerad strålning.

Typer av AGN:

Vanligtvis, forskare delar in AGN i två kategorier, som kallas "radiotyst" och "radioljud" kärnor. Kategorin för radioljud motsvarar AGN:er som har radioemissioner som produceras av både ackretionsskivan och strålarna. Radiotysta AGN:er är enklare, genom att alla jet- eller jetrelaterade utsläpp är försumbara.

Carl Seyfert upptäckte den första klassen av AGN 1943, varför de nu bär hans namn. "Seyfert-galaxer" är en typ av radiotyst AGN som är kända för sina emissionslinjer, och är indelade i två kategorier baserat på dem. Typ 1 Seyfert-galaxer har både smala och bredda optiska emissionslinjer, som antyder förekomsten av moln av gas med hög densitet, samt gashastigheter på mellan 1000 – 5000 km/s nära kärnan.

Typ 2 Seyferts, i kontrast, har bara smala utsläppslinjer. Dessa smala linjer orsakas av gasmoln med låg densitet som befinner sig på större avstånd från kärnan, och gashastigheter på cirka 500 till 1000 km/s. Liksom Seyferts, andra underklasser av radiotysta galaxer inkluderar radiotysta kvasarer och LINERs.

Lågjoniserande kärnemissionslinjeregiongalaxer (LINERs) är mycket lika Seyfert 2-galaxerna, förutom deras låga joniseringslinjer (som namnet antyder), som är ganska starka. De är den lägsta ljusstyrka AGN som finns, och det undrar ofta om de i själva verket drivs av ackretion till ett supermassivt svart hål.

Radioljudda galaxer kan också delas in i kategorier som radiogalaxer, kvasarer, och blazarer. Som namnet antyder, radiogalaxer är elliptiska galaxer som är starka utsändare av radiovågor. Kvasarer är den mest lysande typen av AGN, som har spektra som liknar Seyferts.

Dock, de är olika genom att deras stjärnabsorptionsegenskaper är svaga eller frånvarande (vilket betyder att de sannolikt är mindre täta när det gäller gas) och de smala utsläppslinjerna är svagare än de breda linjerna som ses i Seyferts. Blazars är en mycket varierande klass av AGN som är radiokällor, men visar inte emissionslinjer i sina spektra.

Upptäckt:

Historiskt sett, ett antal särdrag har observerats i galaxernas centrum som har gjort det möjligt för dem att identifieras som AGN. Till exempel, närhelst accretionskivan kan ses direkt, nukleära-optiska utsläpp kan ses. Närhelst ansamlingsskivan är skymd av gas och damm nära kärnan, en AGN kan upptäckas av dess infraröda emissioner.

Sedan finns det de breda och smala optiska emissionslinjerna som är förknippade med olika typer av AGN. I det förra fallet, de produceras när kallt material är nära det svarta hålet, och är resultatet av att det emitterande materialet kretsar runt det svarta hålet med höga hastigheter (som orsakar en rad dopplerförskjutningar av de emitterade fotonerna). I det förra fallet, mer avlägsna kallt material är boven, vilket resulterar i smalare utsläppslinjer.

Nästa, det finns radiokontinuum och röntgenkontinuumemissioner. Medan radiostrålning alltid är resultatet av jetstrålar, röntgenstrålning kan uppstå från antingen strålen eller den heta koronan, där elektromagnetisk strålning sprids. Sista, det finns röntgenstrålning, som uppstår när röntgenstrålning lyser upp det kalla tunga materialet som ligger mellan det och kärnan.

Dessa tecken, ensam eller i kombination, har fått astronomer att göra många upptäckter i mitten av galaxer, samt att urskilja de olika typerna av aktiva kärnor där ute.

Vintergatans galax:

När det gäller Vintergatan, pågående observationer har avslöjat att mängden material som ansamlas på Sagitarrius A överensstämmer med en inaktiv galaktisk kärna. Det har teoretiserats att det hade en aktiv kärna tidigare, men har sedan övergått till en radiotyst fas. Dock, Det har också teoretiserats att det kan bli aktivt igen om några miljoner (eller miljarder) år.

När Andromedagalaxen smälter samman med vår egen om några miljarder år, det supermassiva svarta hålet som är i dess centrum kommer att smälta samman med vårt eget, producerar en mycket mer massiv och kraftfull sådan. Vid denna tidpunkt, kärnan i den resulterande galaxen - Milkdromeda (Andrilky) galaxen, kanske? – kommer säkert att ha tillräckligt med material för att det ska vara aktivt.

Upptäckten av aktiva galaktiska kärnor har gjort det möjligt för astronomer att gruppera flera olika klasser av galaxer. Det har också gjort det möjligt för astronomer att förstå hur en galax storlek kan urskiljas av beteendet i dess kärna. Och sist, det har också hjälpt astronomer att förstå vilka galaxer som har genomgått sammanslagningar tidigare, och vad som kan komma för vår egen en dag.