Seyfert-galaksit: aktiivisten galaksien määritelmä ja ominaisuudet
Tutustu Seyfert-galakseihin: aktiivisten galaksien ytimet, supermassiiviset mustat aukot, akkretiokiekot ja spektroskopian löydöt — selkeä opas ominaisuuksiin.
Seyfertin galaksit on nimetty Carl Seyfertin mukaan, joka kuvasi ne ensimmäisen kerran vuonna 1943. Ne ovat tyypillisesti keskikokoisia galakseja, joiden keskusta on poikkeuksellisen aktiivinen ja kirkas verrattuna galaksin levyyn.
Määritelmä ja asema aktiivisten galaksien joukossa
Nämä galaksit ovat yksi kahdesta aktiivisten galaksien päätyypistä. Toinen suuri ryhmä ovat kvasaarit. Seyfert-galakseilla on kvasaarin kaltaiset ytimet: ne ovat hyvin kaukaisia sähkömagneettisen säteilyn valovoimaisia lähteitä, mutta yleensä paljon lähempänä ja vähemmän kirkkaana kuin kvasaarit. Toisin kuin kvasaarit, niiden isäntägalaksit ovat kuitenkin selvästi näkyvissä.
Keskeiset ominaisuudet
Niiden erittäin suuren pintakirkkauden vuoksi niiden spektreissä on voimakkaita, korkea-ionisoituneita emissioviivoja. Tyypillisiä emissioviivoja ovat muun muassa Hα, Hβ ja voimakkaat kvasimaisten ionien viivat kuten [O III] 5007 Å. Emissioviivojen leveydet kertovat siitä, että säteilyn tuottava kaasu liikkuu hyvin eri nopeuksilla: keskiosissa olevat laajat viivat viittaavat nopeisiin liikkeisiin, ulommissa alueissa näkyvät kapeammat viivat.
Voimanlähde ja ydinmekanismit
Seyfert-galakseja on noin 10 prosenttia kaikista galakseista, ja ne ovat tähtitieteen tarkimmin tutkittuja kohteita. Niiden uskotaan saavan voimansa samoista ilmiöistä kuin kvasaarit: galaksien keskuksissa on supermassiivisia mustia aukkoja, joita ympäröivät putoavan aineen akkrektiokiekot. Akkrektiokiekkojen kitka ja magneettiset prosessit muuttavat putoavan aineen potentiaalienergian säteilyksi, ja ne ovat todennäköisesti havaitun ultraviolettisäteilyn lähde.
Ultraviolettiemissioviivat ja absorptioviivat ovat paras tapa analysoida ympäröivää materiaalia. Lisäksi Seyfertit säteilevät laajalla aallonpituusalueella: radio-, infrapuna-, optisella, UV- ja röntgenalueilla, mikä antaa mahdollisuuden monikanavaiseen tutkimukseen.
Luokittelu: Seyfert 1 ja Seyfert 2
Perinteinen luokittelu erottaa Seyfert 1 - ja Seyfert 2 -tyypit. Seyfert 1 -galakseilla nähdään sekä laajoja että kapeita emissioviivoja (ns. broad-line region, BLR ja narrow-line region, NLR), kun taas Seyfert 2 -galakseissa näkyvät pääosin vain kapeat viivat. On myös useita välimuotoja (esim. 1.2, 1.5, 1.8, 1.9), joissa laajojen viivojen vahvuus vaihtelee.
Tämä käyttäytyminen selittyy osittain yhtenäismallilla, jossa näkökulma ja puoliympyränmuotoinen pölyinen "torus" voivat peittää BLR:n suunnasta riippuen: kun näemme ytimen suoraan, havaitsemme laajat viivat (Type 1), ja kun torus peittää ytimen, näkyviin jäävät vain kapeat viivat (Type 2).
Mittaaminen ja havaintomenetelmät
Seyfertien vaihtelu kirkkaudessa ja spektrin ominaisuuksissa eri aikaskaaloilla on tärkeä tutkimusväline. Reverberaatiomappaus (reverberation mapping) käyttää BLR:n viiveitä jatkuvan säteilyn vaihtelun vastaanotossa arvioidakseen supermassiivisen mustan aukon massa-arvioita. Röntgen- ja radiohavainnot paljastavat usein koronan, mahdollisia pieniä jäähdyviä säteilyalueita ja ajoittain kapea- tai laajakehäisiä jettirakenteita.
Fyysinen mittakaava ja esimerkit
Seyfertien keskustassa olevien mustien aukkojen massat ovat tyypillisesti luokkaa 10^6–10^8 M☉. Niiden säteilyteho on selvästi pienempi kuin kirkkaimmilla kvasaariryhmillä, mutta voi olla yhtä suuri kuin kokonaisen spiraaligalaksin tähtien yhdistetty säteily. Esimerkkejä tunnetuista Seyfert-galakseista ovat NGC 1068 (tunnettu Seyfert 2) ja NGC 4151 (esimerkki Seyfert 1:stä).
Rakenne ja ympäristö
Näkyvässä valossa katsottuna useimmat Seyfert-galaksit näyttävät tavallisilta spiraaligalakseilta. Kun niitä kuitenkin tutkitaan muilla aallonpituuksilla, käy selväksi, että niiden ytimien valovoima on yhtä suuri kuin kokonaisten Linnunradan kokoisten galaksien valovoima. Ulommilla alueilla aktiivisuus voi vaikuttaa tähtienmuodostukseen ja kaasun käyttäytymiseen, ja monissa Seyfert-galakseissa havaitaan fuusiosta tai kaasansyötöstä kertovia rakenteita.
Tieteellinen merkitys
Seyfert-galaksit ovat keskeisiä tutkimuskohteita, koska ne ovat suhteellisen läheisiä, kirkkaudeltaan hallittavissa ja tarjoavat yksityiskohtaisen näkymän aktiivisen galaksiytimen fysikaalisiin prosesseihin. Niitä käytetään ymmärtämään akkretioilmiöitä, mustien aukkojen kasvua, säteilyn ympäristön vuorovaikutusta sekä yhtenäismallin ja galaksikehityksen yhteyksiä.
Yhteenvetona: Seyfert-galaksit ovat aktiivisia galakseja, joissa supermassiivinen musta aukko tuottaa voimakkaan säteilyn akkretiolevyn kautta. Ne tarjoavat tutkimukselle selkeän näytön emissioviivoista, radiosta röntgeniin ulottuvasta säteilystä, ja niiden tutkimus auttaa selkeyttämään aktiivisten galaksien yleisiä mekanismeja ja kehitystä.
Circinus-galaksi, tyypin II Seyfertin galaksi.
Aktiivisen galaktisen ytimen kaavio. Keskeistä mustaa aukkoa ympäröi akkrektiokiekko, jota ympäröi torus. Kuvassa näkyvät leveän viivan alue ja kapean viivan emissioalue sekä ytimestä lähtevät suihkut.
Esimerkkejä
Seuraavassa on joitakin merkittäviä esimerkkejä Seyfert-galakseista:
- Circinus-galaksissa on sen keskuksesta sinkoutuneita kaasurenkaita
- CentaurusA, ilmeisesti kirkkain Seyfert-galaksi Maasta katsottuna. Se on jättimäinen elliptinen galaksi: radiogalaksi, joka on tunnettu yli miljoonan valovuoden pituisesta relativistisesta suihkusta.
- Messier 51a (NGC 5194), Whirlpool Galaxy, yksi taivaan tunnetuimmista galakseista.
- Messier 81 (NGC 3031), suosittu harrastajatähtitieteen kohde ja toiseksi kirkkain Seyfert-galaksi taivaalla Centaurus A:n jälkeen.
- Messier 87 (NGC 4486), Neitsytjoukon keskeinen galaksi ja paikallisen superjoukon suurin galaksi. Se on radiogalaksi, joka on tunnettu 4 400 valovuoden pituisesta relativistisesta suihkusta, jonka voimanlähteenä on valtava supermassiivinen musta aukko, jonka massa on (3,5 ± 0,2)-6,3 miljardia aurinkomassaa.
- NGC 1672:n ydin on voimakkaiden tähdenlentojen ympäröimä.
Seyfertin galaksi Messier 51
Seyfertin galaksi Messier 87
Seyfert-galaksi Centaurus A
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Kuka kuvasi ensimmäisenä Seyfert-galaksit?
V: Carl Seyfert kuvasi ne ensimmäisen kerran vuonna 1943.
K: Mitkä ovat aktiivisten galaksien kaksi päätyyppiä?
V: Aktiivisten galaksien kaksi päätyyppiä ovat Seyfertin galaksit ja kvasaarit.
K: Mikä erottaa Seyfert-galaksit kvasaareista?
V: Toisin kuin kvasaareissa, Seyfert-galakseissa niiden isäntägalaksit näkyvät selvästi. Ne ovat myös lähempänä ja vähemmän kirkkaita kuin kvasaarit.
K: Kuinka suuren osan kaikista galakseista muodostavat Seyferit?
V: Noin 10 prosenttia kaikista galakseista koostuu Seyferteistä.
Kysymys: Minkä uskotaan olevan näissä kohteissa havaitun ultraviolettisäteilyn lähde?
V: Uskotaan, että supermassiivisia mustia aukkoja niiden keskuksissa ympäröivät akkrektiokiekot ovat näissä kohteissa havaitun ultraviolettisäteilyn lähde.
K: Miten voimme analysoida Seyfert-galaksia ympäröivää materiaalia?
V: Ultraviolettisäteilyn emissiolinjojen ja absorptiolinjojen avulla voidaan analysoida Seyfert-galaksia ympäröivää materiaalia.
K: Miltä tyypillinen Seyfertin galaksi näyttää näkyvässä valossa?
V: Näkyvässä valossa katsottuna useimmat Seyfert-galaksit näyttävät tavallisilta spiraaligalakseilta.
Etsiä