Галактики на Сейферт — дефиниция, свойства и природа на активните ядра
Галактиките на Сейферт са наречени на името на Карл Сейферт, който ги описва за първи път през 1943 г. Те представляват клас галактики с изключително ярки и активни ядра, видимо различни от нормалните галактични ядра поради интензивното електромагнитно излъчване и характерните спектрални признаци.
Тези галактики са един от двата основни типа активни галактики. Другата голяма група са квазарите. Галактиките на Сейферт имат ядра, подобни на квазари: те са много отдалечени светли източници на електромагнитно излъчване. Много високата им повърхностна яркост има спектри със силни емисионни линии с висока йонизация. За разлика от квазарите обаче техните галактики-приемници са ясно видими.
Класификация и спектрални характеристики
Галактиките на Сейферт се делят основно на два подтипа:
- Сейферт тип 1 — показват както широки, така и тесни емисионни линии. Широките линии (с скоростни ширини десетки хиляди km/s) идват от ускорен газ в близост до активното ядро (т.нар. Broad Line Region).
- Сейферт тип 2 — имат предимно тесни емисионни линии (няколко стотици до хиляди km/s), които произхождат от по-отдалечена и по-ниско йонизирана област (Narrow Line Region). При някои тип 2 обекти широките линии са скрити от прах и газ, но могат да бъдат открити в поляризирана светлина или в инфрачервения диапазон.
Разграничението между тип 1 и тип 2 е в основата на т.нар. унифициран модел, който обяснява различията с ъгъла на виждане и наличието на обвивка от прах (торус), а не с фундаментално различни механизми на захранване.
Физична природа и енергиен източник
Галактиките на Сейферт са около 10% от всички галактики и са едни от най-интензивно изучаваните обекти в астрономията. Смята се, че те се захранват от същите явления като квазарите, въпреки че са по-близки и по-слабо светещи от квазари те. В центровете на тези галактики има свръхмасивни черни дупки, които са заобиколени от акреционни дискове от падащ материал. Смята се, че акреционните дискове са източникът на наблюдаваното ултравиолетово излъчване. Ултравиолетовите емисионни линии и абсорбционните линии са най-добрият начин за анализ на заобикалящия материал.
Основни фактори и явления, свързани с активността в ядрото:
- Акреция на материя върху свръхмасивна черна дупка — основният енергиен генератор.
- Излъчване във широк спектър — от радио и инфрачервено, през оптичен и ултравиолетов, до рентгеново и гама-лъчи.
- Сблъсъци и взаимодействия с други галактики — често подпомагат подаването на газ към центъра.
- Джетове и изхвърляне на материал — при някои Сейферт галактики се наблюдават слаби радио джетове, които влияят на междузвездната среда.
Наблюдения и свойства на приемните галактики
Виждани във видима светлина, повечето галактики на Сейферт изглеждат като обикновени спиралнигалактики. Когато обаче се изследват под други дължини на вълните, става ясно, че светимостта на техните ядра е толкова голяма, колкото светимостта на цели галактики с размерите на Млечния път. Това води до следните наблюдателни характеристики:
- Висока повърхностна яркост на центъра — често доминира над светлината на звездите в централните области.
- Спектрални емисионни линии с висока йонизация — индикатор за интензивно радиационно поле.
- Вариабилност — оптичната, ултравиолетовата и рентгеновата светимост могат да се променят на времена от дни до години, което показва компактност на източника.
- Мултидължинен достъп — изучават се в рентген, ултравиолет, оптичен, инфрачервен и радио диапазон за пълна картина на ядрената активност.
Роля в еволюцията на галактиките
Активните ядра от типа Сейферт играят важна роля за еволюцията на техните домакински галактики. Енергийните изходи (радиация, вятърове и джетове) могат да загреят или изгонят междузвездния газ, което влияе върху скоростта на формиране на звезди и развитието на галактиката като цяло. Измервания на масите на централните черни дупки и скоростите на акреция дават информация за съвместното развитие на черната дупка и галактичния център.
Примери и история на изследванията
Някои добре изучени примери на галактики на Сейферт са NGC 1068 (M77) и NGC 4151 — те показват типични спектрални признаци, джет-структури или силно поглъщане, които са ключови за разбирането на унифицирания модел. От момента на откритието им през XX век до днес, наблюденията с космически и наземни инструменти (особено в рентгенов и инфрачервен диапазон) значително разшириха знанията ни за тяхната природа.
Обобщение: Галактиките на Сейферт са близките и по-слабо светещи аналози на квазарите — те са близки активни галактики с ярки ядра, захранвани от акреция върху свръхмасивни черни дупки. Техните богати спектрални признаци, вариабилност и мултидължинови емисии ги правят ключови обекти за изследване на процесите в центровете на галактиките и на взаимодействията между черните дупки и техните околности.
Галактиката Circinus, галактика тип II на Сейферт
Диаграма на активно галактично ядро. Централната черна дупка е заобиколена от акреционен диск, който е заобиколен от торус. Показани са областта на излъчване на широките линии и областта на излъчване на тесните линии, както и струите, излизащи от ядрото
Примери
Ето някои забележителни примери за галактики на Сейферт:
- Галактиката Circinus има пръстени от газ, изхвърлени от нейния център
- КентавърА, очевидно най-ярката галактика на Сейферт, която се вижда от Земята. Тя е гигантска елиптична галактика: радиогалактика, отличаваща се с релативистичната си струя с дължина над един милион светлинни години.
- Messier 51a (NGC 5194), галактиката Whirlpool, една от най-известните галактики в небето.
- Messier 81 (NGC 3031), популярна цел за любителска астрономия и втората най-ярка галактика на Сейферт в небето след Кентавър А
- Messier 87 (NGC 4486), централната галактика на клъстера Дева и най-голямата галактика в Местния суперклъстер. Тя е радиогалактика, отличаваща се с релативистичната си струя с дължина 4400 светлинни години, задвижвана от огромна свръхмасивна черна дупка с маса (3,5 ± 0,2)-6,3 милиарда слънчеви маси
- NGC 1672 има ядро, погълнато от интензивни области на звездни взривове
Галактика на Сейферт Месие 51
Галактика на Сейферт Месие 87
Галактика на Сейферт Кентавър А
Въпроси и отговори
В: Кой пръв е описал галактиките на Сейферт?
О: Карл Сейферт ги описва за първи път през 1943 г.
В: Кои са двата основни вида активни галактики?
О: Двата основни вида активни галактики са галактиките на Сейферт и квазарите.
В: По какво галактиките на Сейферт се различават от квазарите?
О: За разлика от квазарите, при галактиките на Сейферт ясно се виждат техните приемни галактики. Освен това те са по-близки и по-малко светли от квазарите.
В: Каква част от всички галактики се състои от Сейферт?
О: Около 10 % от всички галактики се състоят от Сейфертови галактики.
В: Кой се смята за източник на наблюдаваното ултравиолетово излъчване в тези обекти?
О: Смята се, че акреционните дискове, обграждащи свръхмасивните черни дупки в техните центрове, са източникът на наблюдаваното ултравиолетово излъчване в тези обекти.
В: Как можем да анализираме материала, заобикалящ галактика на Сейферт?
О: Ултравиолетовите емисионни линии и абсорбционните линии могат да се използват за анализ на материала около галактиката на Сейферт.
В: Как изглежда типичната галактика на Сейферт, когато се вижда във видима светлина?
О: Когато се виждат във видима светлина, повечето галактики на Сейферт изглеждат като нормални спирални галактики.
