6 Minutės
Hubble naujausias NGC 4102 vaizdas nuvalo ramios spiralės rankų sluoksnį ir atskleidžia švelniai spindinčią, aktyvią šerdį — supermasyvinę juodąją skylę, uždengtą tankiu dujų ir dulkių apvalkalu. Ši palyginti artima galaktika yra neįprasta laboratorija, leidžianti nagrinėti santūrius aktyvius galaktikos branduolius (AGN) ir jų įtaką savo šeimininkėms.
Paslėgtas variklis ramioje spiralėje
Iš pirmo žvilgsnio NGC 4102 atrodo kaip grakšti spiralinė galaktika — tvarkingos spiralės, subtilios dulkių juostos ir simetrija, kokią galima tikėtis žvaigždėtame vakare. Vis dėlto jos centre slypi aktyvus galaktikos branduolys (AGN), varomas supermasyvinės juodosios skylės, kurios masė gali siekti milijonus arba net šimtus milijonų Saulės masių. Skirtingai nuo ryškių ir švytinčių kvazarų, NGC 4102 juodoji skylė „maitina“ iš lėto ir spinduliuoja santūriau, todėl jos buvimo žymes dažniausiai aptinkamos tik taikant multi-spekterinius stebėjimus — derinant optinius, infraraudonuosius ir rentgeno (X) duomenis.
Tokia „rami“ akrecija reiškia žemesnį Eddingtono spinduliuotės santykį, todėl emisija yra silpnesnė ir lengviau uždengta aplinkinių dujų. Tyrinėdami NGC 4102, astronomai gali stebėti, kaip supermasyvinė juodoji skylė veikia aplinkinius dujų rezervuarus ir žvaigždžių formavimąsi mažesnės energijos režimu — būtent tokios sąlygos, manoma, apibūdina daugumą galaktikų istorijos laikotarpių.
„Compton-storas“ ir LINER: ką tai reiškia
NGC 4102 klasifikuojama kaip Compton-stora ir kaip LINER (žemo jonizacijos branduolio emisinių linijų regionas). Compton-storumas nurodo, kad branduolį dengia itin tanki dujų kolona, kurios stulpelio tankis (N_H) siekia labai dideles reikšmes, pakankamas rimtai sklaidyti ir absorbuoti rentgeno spindulius — tokiais atvejais iš branduolio tiesiogiai ištrūkti gali tik „kietieji“ (aukštos energijos) X spinduliai arba mes fiksuojame netiesioginius požymius, pavyzdžiui, atspindėtą ar fluorescencinę emisiją (Fe Kα liniją). Tai apsunkina tiesioginį akrecijos įrodymą, tačiau suteikia galimybių tirti obskuracijos geometriją ir medžiagos savybes.
LINER spektro linijos rodo silpnai jonizuotų atomų emisiją — tai pirštų atspaudas, derantis su žemos ryškumo AGN, senėjančiomis žvaigždžių populiacijomis arba centriniuose regionuose vykstančiomis smūginėmis bangomis. Spektrinė diagnostika, įskaitant BPT (Baldwin, Phillips & Terlevich) diagramas, padeda atskirti, ar LINER tipo linijas labiausiai sukelia aukštos temperatūros akrecijos procesuose susidariusios plazmos jonizacija, ar senėjančių žvaigždžių šviesa ir šokai. NGC 4102 atveju dauguma stebėtojų linksta prie interpretacijos, kad šiuos požymius daugiausia sukelia paslėptas supermasyvinis centras, lėtai akretuojantis dujas ir generuojantis silpną jonizaciją bei išsklaidytą minkštą spindesį keliuose bangų ilgiuose.
Kaip Hubble ir Chandra atskleidžia slaptą šerdį
Hubble kosminis teleskopas, ypač jo Wide Field Camera 3 (WFC3), suteikia itin ryškias matomos šviesos nuotraukas, kurios leidžia detaliai atvaizduoti dulkių juostas, žvaigždėdaros regionus ir struktūras aplink branduolį. Šios optinės ir arti infraraudonosios juostos nuotraukos yra būtinos, kad galėtume matyti, kaip dujos ir dulkės išsidėsto spiralinių rankų išilgai ir prie centro — tai savo ruožtu leidžia suprasti, kaip medžiaga gali kauptis ir nukristi į centrą.
Komplementariai Chandra rentgeno observatorija fiksuoja aukštos energijos fotonus, kurie atskleidžia karštas dujas, akrecijos diskus ir galimus šiluminius bei nešiluminius procesus šalia juodosios skylės. Chandra didelis erdvinis ir spektrinis jautrumas ypač svarbus aptinkant centrinių regionų aukštos energijos emisijas, kurie kartais paslepia optinius signalus. Kombinuotos Hubble ir Chandra stebėjimų kampanijos leidžia konstruoti pilnesnį vaizdą: Hubble žymi struktūras ir dulkių uždangą, o Chandra tiria energetinius procesus, slepiančius už to uždangos.
Kodėl svarbūs multi-spektriniai stebėjimai
Pabandykite įsivaizduoti stovyklos laužą per rūką: optinė šviesa blanksta, bet infraraudonieji spinduliai ir rentgeno spinduliai atskleidžia šilumą, kurią slepia regimoji šviesa. Panašiai apjungus optinius, infraraudonuosius, radijo ir X spindulių duomenis, astronomai gali geriau įvertinti akrecijos greitį, matuoti uždengiančios medžiagos tankį ir geometriją, bei nustatyti, ar AGN išmeta srautus ar pluoštus (outflows / jets), kurie gali slopinti arba skatinti žvaigždžių formavimąsi visoje galaktikoje.
Techniniai parametrai, kuriuos leidžia įvertinti multi-spektriniai duomenys, apima kolonos tankį N_H (kartais išreiškiamą cm^-2), jonizacijos parametrus, spektrines linijų santykių reikšmes, bei akrecijos Eddingtono santykį (L_bol / L_Edd). Tokie įvertinimai leidžia nustatyti, ar AGN veikia „karštuoju“ režimu (aukštas Eddingtono santykis, ryškūs emisijos bruožai) ar „ramiu“ režimu (žemas santykis, silpna emisija, stipri obskuracija). Be to, įvairių ilgių bangų stebėjimai padeda aptikti galimus atspindžius arba fluorescencinę emisiją, kurie yra svarbūs Compton-storų branduolių diagnostikai.
Kodėl NGC 4102 svarbi galaktikų evoliucijai
NGC 4102 yra maždaug 56 milijonų šviesmečių atstumu (apie 17 megaparsekų) Didžiojo lokio (Ursa Major) srityje, todėl ji yra pakankamai arti, kad būtų galima atlikti detalias erdvines ir spektrines studijas net su esamais kosminiais teleskopais. Artimos galaktikos, kuriose veikia žemos ryškumo AGN, tyrimas suteikia galimybę suprasti lėtesnį ir stabilesnį juodųjų skylių augimą — procesą, kuris, manytina, gali vyrauti per didžiąją dalį galaktikos gyvenimo ciklo. Tokios sistemos atveria galimybę tirti, kaip ilgalaikiu laikotarpiu mažesnės energijos grįžtamasis ryšys (feedback) formuoja dujų paskirstymą, slopina ar skatina žvaigždžių formavimą ir palaipsniui sculptuoja galaktikos morfologiją.
Išsamios studijos dėl NGC 4102 gali padėti: nustatyti, kaip dažnai kompaktiški, silpnai spinduliuojantys AGN yra Compton-stori; įvertinti, ar LINER emisijos priežastys yra vien uždengtas akrecijos procesas ar mišri priežastis su senstančiomis žvaigždžių populiacijomis; ir koks yra centrinio variklio poveikis aplinkiniams spiraliniams rankoms, dujų debetui ir žvaigždžių susidarymui. Tokie duomenys yra svarbūs pažangiems galaktikų evoliucijos modeliams, kuriuose įtraukiamas tiek „švelnus“ AGN feedback, tiek didelės energijos, stambios sprogstamosios fazės.
Priešingai nei tolimi ir ryškūs kvazarai, NGC 4102 siūlo galimybę išnagrinėti centrinės juodosios skylės ir jos aplinkos tarpusavio sąveikas detaliau: stebėti turbulenciją dujose, įvertinti, ar pastebimi silpni pluoštai (jets) ar išstūmimai (outflows) gali keisti vietinį dujų santykį, bei sujungti radiacijos poveikį su mechaniniais poveikiais. Be to, NGC 4102 suteikia „bandymo poligoną“ metodams, kuriais dedukcijos apie tolimas, prastai resolvuotas galaktikas gali būti patikrintos su aukšta erdvine raiška turinčiais duomenimis.
Besitęsiantys projektai, jungiantys Hubble vaizdus su Chandra X spinduliais ir papildomais radijo bei infraraudonųjų teleskopų (pvz., ALMA ar VLA) stebėjimais, leis tiksliau nustatyti branduolio obskuracijos koloną (N_H), ieškoti silpnų jonizuotų pluoštų, kartografuoti molekulinių dujų pasiskirstymą ir įvertinti, kaip centrinė mašina sąveikauja su savo artimiausia aplinka. Tokios tarpsritinės kampanijos stiprina mūsų gebėjimą atskirti mechanizmus, kurie lėtai bet nuosekliai keičia galaktikų evoliuciją per kosminį laiką.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą