Astronomi

Hur mycket ljus kommer från kvasarer i ett AGN?

Hur mycket ljus kommer från kvasarer i ett AGN?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Från vad jag har kunnat samla, produceras den mycket ljusa fläcken i centrum av galaxer av både den centrala kvasaren och ett tätt kluster av miljoner stjärnor som omger den. Hur mycket av det centrala ljuset produceras av kvasaren och hur mycket kommer från stjärnklustret?


Bara några få procent av galaxerna i lokaluniverset har aktiva galaktiska kärnor (t.ex. Mishra & Dai 2020). Fraktionen med optiskt synlig AGN (t.ex. Seyfert-kärnor) är lägre än detta, eftersom i vissa galaxer endast röntgen- eller radioutsläpp kommer genom dammet i kärnområdet i galaxen. Även när AGN är direkt synligt i optiskt ljus är det vanligtvis betydligt svagare än resten av galaxen. Sanna kvasarer är ganska sällsynta.

Så i de flesta fall produceras den "mycket ljusa fläcken i mitten" av en tät ansamling av stjärnor, antingen i en utbuktning av något slag eller i ett kompakt nukleärt stjärnkluster. Detta är fallet för M101 (t.ex. Kormendy et al. 2010), galaxen vars bild du presenterade i din fråga.


Aktiva galaktiska kärnor (AGN) är mycket lysande galaktiska kärnor. I Quasars, en typ av en AGN, sträcker sig kärnan mot värdgalaxen. Därför är huvudstrålningskällan kärnan, inte stjärnorna och värden.


För att först förstå vad vi kommer att prata om, låt oss gå igenom de grundläggande delarna av en galax:

För spiral- och linsformiga galaxer är den yttersta delen av galaxen skivan. Det är helt enkelt där de flesta av galaxens stjärnor är.

Elliptiska galaxer har inte den här funktionen.

När vi närmar oss masscentrum, bulgar galaxen och är inte längre en platt skivform för spiralgalaxer. Ellipticals är naturligtvis denna form. Utbuktningen är gjord av stjärnor, som skivan, men de är mer koncentrerade.

Här & # 8217 är där det roliga börjar

I mitten av utbuktningen eller den elliptiska galaxen är den galaktiska kärnan, hem till ett supermassivt svart hål. Alla galaxer har dessa, mjölkvägen & # 8217 är Skytten A *.

Simulering av Skytten A *. ESO / EHT


Hur mycket ljus kommer från kvasarer i ett AGN? - Astronomi

Utsläppsledningsintensiteter och utsläppsgraden ger information om de fysiska förhållandena i ledningen som avger gas. Elektrontätheten och temperaturen, graden av jonisering och excitation och den kemiska sammansättningen, kan alla härledas från analys av linjeförhållandet. Det finns ett 20-tal breda linjer och ett liknande antal smala linjer som kan mätas i en enda AGN, och mängden information som förmedlas av de många linjeförhållandena är mycket stor. Fig. 2, som är ett sammansatt spektrum av ett stort antal kvasarer, visar många av dessa rader och Tabell 1 innehåller en representativ linjeintensitetslista för de viktigaste AGN-grupperna som diskuteras i kapitel 1.

Ett karaktäristiskt drag hos alla breda linjemål är närvaron i deras spektrum av både höga och låga excitationslinjer. Exempel är OVI1035 och MgII2798, båda mycket starka i många kvasar. De låga exciteringslinjerna indikerar regioner med låg jonisering och antyder att åtminstone en del av gasen är neutral och optiskt tjock mot Lyman-kontinuumstrålningen. Detta kan sättas på ett enkelt observationstest, som diskuteras nedan. Linjerna med hög excitation indikerar mycket joniserat material. En grundläggande fråga, som borde behandlas, är om de höga och låga exciteringslinjerna har sitt ursprung i samma del av utsläppsregionen.

En intressant egenskap hos AGN är den stora likheten mellan linjeförhållanden i objekt med mycket olika ljusstyrka. Således är det sammansatta spektrumet som visas i tabell 1 verkligen representativt för spektrumet för många enskilda objekt. Detta måste indikera att de fysiska förhållandena i ledningen som avger gas liknar ljusa och svaga föremål. Som ett resultat är mycket av följande analys inriktad på förståelsen av detta kanoniska spektrum snarare än observationerna av ett visst objekt. Allt detta och mer är föremål för kapitel 4-6.


Vad hittade de?

Deras är några spännande och överraskande resultat i denna studie. Några av resultaten verkar överensstämma med andra studier, medan vissa strider mot spannmålen.

  • Teamet har inte bilder för alla värdgalaxer i sin studie, men de som de har bilder för är alla elliptiska galaxer eller åtminstone utbuktade dominerade morfologier. Det står i kontrast till andra studier av kvasarer med lägre ljusstyrka, och också med förväntningen att åtminstone några av de 28 värdgalaxerna skulle vara spiraler.
  • Värdgalaxerna spänner över ett ganska brett spektrum av massor, med en koncentration av relativt höga massor. Dessa högre massor och de höga ljusstyrkorna sammanfaller med omvandlingen av aktiva stjärnbildande galaxer till lugnare, sfäroida galaxer.
  • Det finns en stor mångfald i radioutsläpp i den 28 valda AGN, vilket innebär att det inte finns några & # 8220klara och robusta definierande egenskaper för vår typ av källor, & # 8221 som de säger i sin slutsats.
  • Räckvidden för röntgenljusstyrka och svarta hålmassor kan inte stå för det stora utbudet av radiovågsljusstyrka.
  • De mest lysande och dolda källorna i provet drivs inte av svarta hål med låg massa med höga tillväxthastigheter eller av stora svarta hål med lägre tillväxthastigheter.

I slutsatsen av sitt papper sammanfattar författarna sina resultat, och det verkar som att det för närvarande, åtminstone, inte finns någon tydlig förklaring till dessa mest lysande kvasar som lyser med en biljon stjärnor.

& # 8220Vi finner att vårt urval av några av de mest lysande skymda AGN i BASS / DR1 inte har några särskiljande egenskaper med avseende på deras svarta hålmassor, Eddington-förhållanden och / eller stjärnmassor i deras värdgalaxer. . & # 8221

De påpekar också att värdgalaxerna mestadels är elliptiska, en överraskande upptäckt. Om denna upptäckt kan bekräftas av andra forskare, & # 8220 & # 8230 kan det ge några indirekta bevis till stöd för den populära idén att epoker av intensiv SMBH-tillväxt är kopplade till omvandlingen av galaxer från (stjärnbildande) skivor till (släckta ) elliptiska (dvs. genom större sammanslagningar). & # 8221

Det finns 21 forskare bakom denna studie, vid institutioner inklusive Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics, Tel-Aviv University, Kyoto University, JPL, Naval Observatory, ESO och många andra. Data för deras studie kommer från 70 månaders Swift / BAT all-sky undersökning, och med observationer med Keck, VLT och Palomar observatorier. Studien har titeln & # 8220BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. Karaktären hos den mest lysande dolda AGN i universum med låg rödförskjutning. & # 8221 Det publiceras i Månadsmeddelanden från Royal Astronomical Society.


Quasars värdgalaxer avslöjade av HST

Sökandet efter de galaxer som kvasarer är inbäddade i - värdgalaxerna - ansågs länge vara viktigt för det första för att fastställa om kvasarer faktiskt är så avlägsna och lysande som vi tror att de är, och för det andra efter ledtrådar om vad som kan producera ett sådant energiskt fenomen. Per definition ser typiska markbaserade teleskop inte de omgivande galaxerna mot kvasarens intensiva ljus - om de gjorde det skulle vi kalla det en Seyfert-kärna istället för en kvasar. Imponerande framsteg hade gjorts från de bästa markbaserade platserna före tillkomsten (och renoveringen) av HST, vilket visade att många låg-rödskiftade kvasar (de där vi kan förvänta oss att se en omgivande galax kikar runt kanterna på det suddiga kärnljuset. ) har faktiskt suddiga glöd om storleken och ljusstyrkan hos en anständig galax, och i vissa fall var det till och med möjligt att mäta den omgivande galaxens rödförskjutning från spektrala funktioner som produceras av deras beståndsdelar. Det hade således fastställts att många kvasarer lever i igenkännliga galaxer.

I de flesta fall väntade detekteringen och den detaljerade studien av kvasarvärdgalaxer dock de skarpa bilderna från HST, som kunde skilja den lysande kärnan från den svaga glödet i sin värdgalax mycket mer exakt än något annat instrument. Dessa bilder har avslöjat en stor variation i galaxernas storlek, ljusstyrka och form. Vid ett tillfälle fanns ett populärt schema baserat på observationer av närliggande radiogalaxer och Seyfert-galaxer, vilket tyder på att radiohöga kvasarer skulle leva i elliptiska galaxer och radio-tysta skulle hittas i spiraler. Bara en del av detta fungerar verkligen - radiohöga föremål verkar inte hittas i spiralgalaxer. Emellertid kan radiohöga och radioljudiga objekt hittas i elliptiska galaxer eller sammanslagningssystem, så skillnaden är inte så tydlig som vi kanske hade velat. Ett viktigt mönster har dykt upp - en slående tendens för kvasarvärdgalaxer att ha utomordentligt kompakta, nära följeslagsgalaxer, vilket kan passa med rapporter om en tendens för Seyfert och radiogalaxer att visa fler tecken på interaktion än vad som förväntas av en slump.

Arrangemanget av objekt här är avsett att visa parallella typer av galaxer för radiohöga och radio-tysta QSO där de till och med har hittat - inklusive elliptiska, elliptiska med kompakta och nära följeslagare och sammanslagningssystem. De två nedre, spiralgalaxer runt radio-tysta kärnor, är (ännu) inte kända för att ha motsvarigheter till radiohöga kvasarer, så att denna mycket av analogin med Seyferts och radiogalaxer verkar hålla. Objekten som visas här är vid rödförskjutning från z = 0,155 (PG 0052 + 251) till z = 0,371 för 3C 351.

De flesta av dessa data är från HST-observationer av John Bahcall, Sofia Kirhakos och Donald Schneider, publicerade i Astrophysical Journal 479, 642 (1997). De har subtraherat en modell för kvasarens eget ljus i båda fallen, baserat på observationer av stjärnor med samma filter, så att de mycket svagare omgivande detaljerna blir mer uppenbara. Med hjälp av ett kontrasterande tillvägagångssätt centrerat på PC-CCD: s högre upplösning gav Peter Boyce och Mike Disney sin bild av 3C 351 som publicerades av Disney et al. (Nature 376, 150, 1995). Alla visas i samma vinkelskala, vilket för de flesta kvasarer motsvarar en liknande linjär skala eftersom de är koncentrerade vid rödförskjutningar z = 0,15 till 0,20.


Quasars Quash Star Formation In Active Galactic Nuclei

En ambitiös studie av aktiva och inaktiva galaxer har gett nya insikter i den komplexa interaktionen mellan supermassiva svarta hål i hjärtat av Active Galactic Nuclei (AGN) och stjärnbildning i den omgivande galaxen. Resultaten presenteras i ett samtal av Paul Westoby den 4 april vid RAS National Astronomy Meeting i Belfast.

Tillsammans med kollegor, Carole Mundell och Ivan Baldry från Astrophysics Research Institute vid Liverpool John Moores University, studerade Westoby ljusets egenskaper från 360 000 galaxer i det lokala universum för att förstå sambandet mellan tilltagande svarta hål, födelse av stjärnor i galaxcentra och utvecklingen av galaxerna som helhet.

Studien visar att gas som matas ut under kvasarstadiet i AGN snusar ut stjärnbildningen och lämnar värdgalaxerna att passivt utvecklas. Studien avslöjar också en stark koppling mellan sammanslagningar av galaxer och bildandet av super-massiva svarta hål i AGN, men visar att om miljön blir för trångt med galaxer, undertrycks sannolikheten för att skjuta upp ett supermassivt svart hål.

Forskare tror att all AGN går igenom en kvasarfas, där strålningen som emitteras från den växande tillväxtskivan runt det centrala svarta hålet blir så ljus att den översträvar hela sin värdgalax. Idag antas de flesta massiva galaxerna innehålla ett vilande supermassivt svart hål i hjärtat, ett arv från denna tidigare fas av kraftfull kvasaraktivitet, men av okända skäl har några av dessa lokala svarta hål återantändats.

Liverpool-teamet koncentrerade sig på dessa lokala AGN, som kan studeras mer detaljerat än deras mer avlägsna kvasarkusiner, och genom att jämföra egenskaperna hos ett stort antal galaxer, tog teamet upp en nyckelfråga och gjorde galaxer som är värd för AGN representerar en ungdoms- eller övergångsfas i galaxutvecklingen?

& ldquo Stjärnljuset från värdgalaxen kan berätta mycket om hur galaxen har utvecklats, & rdquo sa Westoby. & ldquoGalaxer kan grupperas i två enkla färgfamiljer: den blå sekvensen, som är ung, hotbeds av stjärnbildande och den röda sekvensen, som är massiva, coola och passivt utvecklande. & rdquo Westoby fortsatte & ldquoVetenskapsmän har under en tid tänkt att AGN är värd för galaxer kan vara en språngbräda mellan de två familjerna och därför representera en kritisk punkt i en galaxs livstid, men vår studie har kunnat utesluta detta. & rdquo

I stället låg de AGN som teamet identifierade i galaxer som visade en tydlig överlappning med röda sekvensgalaxer. Detta tyder på att de stjärnbildande dagarna för AGN-värdgalaxer har en tydlig avgränsningspunkt och att de lokala kvälls-AGN-erna inte längre genererar nya stjärnor. Denna slutsats förstärks av teamets och rsquos fynd att majoriteten av lokala AGNs är kopplade till & ldquoclassical bulges & rdquo, runda bollar av stjärnor som bildas under våldsamma sammanslagningar av gasrika galaxer tidigt i universums & rsquos historia, snarare än & ldquopseudo bulges & rdquo, skiv-bara galaxer som har inte genomgått någon större sammanslagning sedan de bildades. Detta innebär att bildandet av det supermassiva svarta hålet som driver AGN är kopplat till utvecklingen av utbuktningen snarare än galaxen som helhet.

Slutligen identifierade laget en spännande befolkning av galaxer som har en aktiv population av unga stjärnor tillsammans med ett aktivt tilltagande svart hål, så kallade kompositgalaxer. Dessa maskerader som en övergångspopulation och ligger i det område som förutspås för galaxer som upplever AGN-återkoppling och krossar processen genom vilken material som kastas ut av AGN har en direkt inverkan på utvecklingen av den omgivande galaxen. Westoby och kollegor tycker dock att feedback är en osannolik förklaring till de observerade egenskaperna hos dessa galaxer och föreslår att feedback endast kan vara viktig under kvasarfasen och inte i svagare, närliggande AGN.

Berättelsekälla:

Material som tillhandahålls av Royal Astronomical Society. Obs! Innehållet kan redigeras efter stil och längd.


Seyfert galaxer

Seyfert-galaxer ser vanligtvis ut som normala spiralgalaxer sett i synligt ljus, men kärnan kan vara extremt ljus, ofta ljusare än hela vår Vintergatan. De rödaktiga strålarna av glödande vätgas i Seyfert-galaxen NGC 4258 som visas ovan är indikationer på källan till aktivitet i kärnan, det aktiva supermassiva svarta hålet, som har mycket materia som faller in i det.

Supermassiva svarta hål ligger i mitten av alla galaxer, men de är vanligtvis tysta. Även om deras gravitationskraft är mycket stark, kretsar de flesta stjärnor bara om det svarta hålet som alla andra gravitationsföremål. När något har hänt i galaxen för att störa de normalt stabila banorna hos stjärnorna, kan vissa stjärnor dock röra sig farligt nära det centrala svarta hålet. När de gör det är det svarta hålets tyngdkraft så mycket starkare än tyngdkraften som håller stjärnan ihop att stjärnan rivs isär och bildas till en stor glödande skiva av materia som omger det svarta hålet. När materien faller in i det svarta hålet blir det överuppvärmt och en del av saken matas ut längs rotationsaxeln längs magnetfältlinjerna.

Ett annat viktigt faktum om Seyfert-galaxer är att deras ljusstyrka kan fluktuera ganska snabbt, även under ett års tid. Detta innebär att objektet som fluktuerar måste vara ganska litet, jämfört med storleken på galaxen, så liten som ett ljusår över. Detta är ytterligare bevis för att objektet som driver ljusstyrkan måste vara väldigt kompakt, som ett supermassivt svart hål.


Hubble upptäcker dubbla kvasar i sammanslagna galaxer

Astronomer sa den 6 april 2021 att de inte har sett två sällsynta dubbla kvasarer. Varje par tros ligga mitt i två sammanslagna galaxer i det mycket avlägsna universum. Astronomer uppskattar att endast en av 1000 kvasar är dubbla, så att hitta två dubbla kvasar kan ses som tur. Astronomerna skulle dock säga att de inte använde tur. De använde en serie teleskop som ledde dem från ett steg till ett annat, i en metodisk upplösning av mysteriet som ljusa, uppenbarligen enstaka kvasarer faktiskt kan vara dubbla. Som forskare Yue Shen vid University of Illinois i Urbana-Champaign uttryckte det:

Att hitta dessa dubbla kvasar är som att hitta en nål i en höstack.

Ett samarbete mellan forskare och några av de bästa teleskopen i världen ledde till nya bilder av dubbla kvasarer. Studien publicerades 1 april 2021 i den peer-reviewed journal Naturastronomi.

För att hitta kvasarparet porrade astronomer över 3D-kartor från Sloan Digital Sky Survey för att hitta kandidater med dubbel kvasar. Sedan använde de data från Gaia-observatoriet för att fastställa platserna. Gaia kan upptäcka små jiggles i rörelsen hos de avlägsna kvasar. Eftersom kvasarer varierar i ljusstyrka beroende på hur mycket material det svarta hålet förbrukar vid den tiden, ger de ett lätt flimrande utseende. Forskarna jämförde den växlande ljusstyrkan mellan kvasarparet, vilket framgår av videon ovan, med den för de dubbla blinkande lamporna vid en järnvägskorsning. Slutligen använde forskargruppen Hubble-rymdteleskopet för att avbilda fyra kandidater, varav två visade sig vara nära par av kvasarer.

Videosimuleringen ovan visar det lysande, flimrande ljuset från ett par kvasarer. Astronomer drog slutsatsen att det blinkande ljuset är ett tydligt tecken på närvaron av två kvasarer och inte ett enda objekt.

Var och en av de två nyupptäckta paren kvasarer & # 8211 eller fyra totala kvasarer & # 8211 upptäcktes inom 10 000 ljusår efter sin kompis. Det är mycket nära på en kosmisk avståndsskala som jämförelse, vår sol är ungefär 26 000 ljusår från det supermassiva svarta hålet i mitten av vår Vintergatan.

En kvasar är ett objekt i det avlägsna universum som producerar stora mängder energi. Kvasarer har en sådan häpnadsväckande glans att de kan ses över stora delar av universum. Således ser vi dem vid en tidpunkt då universum var ungt, och så att de kan hjälpa till att avslöja förhållanden i det tidiga kosmos. Man tror att kvasarer ligger i hjärtat av unga galaxer i det tidiga universum. En kvasars energi antas skapas när ett supermassivt svart hål rasande matar sig på fallande materia. Ljuset från dessa två kvasarpar kommer till oss från en tid då universum var cirka 10 miljarder år gammalt. Om vi ​​kunde se dem idag, som de är just nu, kan vi upptäcka att varje kvasarpar har gått samman och bildat ett nytt jätte svart hål.

Mer än 100 dubbla kvasar är redan kända, men inga finns så långt borta i rymden och så långt tillbaka i tiden som dessa nya par. Forskare hoppas att upptäckten kommer att ge ett nytt sätt att undersöka kollisioner mellan galaxer och sammanslagning av supermassiva svarta hål i det tidiga universum. Teammedlem Nadia Zakamska från Johns Hopkins University sa:

Det här är verkligen det första urvalet av dubbla kvasarer vid toppformationen av galaxbildning som vi kan använda för att undersöka idéer om hur supermassiva svarta hål sammanfaller för att så småningom bilda en binär.

När dessa avlägsna galaxer börjar smälta samman och gasen från gravitationsförvrängningar skickar material inåt skjuter kvasarerna upp. Strålningen som kommer från kvasaren kommer så småningom att driva vindar som sveper galaxens inre område utan gas och damm. Detta skapar en brist på stjärnbildande material, och när stjärnbildningen upphör sätter sig galaxerna ner i sina elliptiska former.

Zamaska ​​förklarade vikten av denna upptäckt:

Kvasarer påverkar djupt galaxbildningen i universum. Att hitta dubbla kvasar vid denna tidiga epok är viktigt eftersom vi nu kan testa våra långvariga idéer om hur svarta hål och deras värdgalaxer utvecklas tillsammans.

Visa större. | Till vänster är kvasarparet J0749 + 2255, som avbildades av Hubble Space Telescope den 5 januari 2020. Till höger är kvasarparet J0841 + 4825, som avbildades av Hubble den 30 november 2019. Galaxerna där de är för svaga för att ses med något nuvarande teleskop. Bild via NASA / ESA. Detta konstnärs koncept visar två flammande ljusa kvasarer och de sammanslagna galaxerna där de finns. Båda kvasarerna har supermassiva svarta hål vid sina kärnor. En ny studie antyder att, när de två galaxerna slås samman och kvasarrerna närmar sig varandra, kommer de två svarta hålen att smälta samman och bilda ett ännu mer massivt svart hål. Bild via NASA / ESA / J. Olmsted / STSci.

En dag kommer en dubbel kvasar och galaktisk sammanslagning som den som forskare har sett långt över universum att hända mycket närmare hemmet. Vår Vintergatagalax och angränsande Andromedagalax är på kollisionskurs. Om flera miljarder år framöver, när våra två galaxer börjar interagera och dra in material från varandra, kommer de för närvarande tysta supermassiva svarta hålen i galaxernas centrum att skjuta upp. Det fallande materialet kommer att lysa upp kvasarrerna och skapa två lysande strålkastare som kommer att lysa lika ljusa eller ljusare än fullmånen på vår natthimmel. Strålningen från kvasarer kommer att sterilisera planeter och utplåna alla civilisationer inom räckhåll.

Slutsats: Forskare har nyligen släppt Hubble-bilder av de längsta och äldsta kända kvasarsparen i sammanslagna galaxer.


Aktiva galaxer och svarta hål

Aktiva galaktiska kärnor drivs av tillväxt av material till de supermassiva svarta hålen, som masserar miljoner till miljarder solar, som lurar i hjärtat av stora galaxer. Även om de största utbrotten (kvasarer och radiogalaxer) är relativt korta episoder i en galaxs liv, kvarstår aktivitet på låg nivå i hjärtat av många galaxer, inklusive våra egna.

Med undantag för dvärgar har alla galaxer potential att vara aktiva och gick nästan säkert igenom en period av intensiv aktivitet när den centrala utbuktningen och tillhörande svarta hål bildades. Men bara cirka 10% av de lokala galaxerna klassas som aktiva, även om andelen ökar när vi ser till högre rödförskjutningar.

Aktivitet är ett något halt koncept men definieras lättast som utsläpp till följd av tillväxt av materia till det svarta hålet i mitten av en galax. Observationsmässigt kan denna aktivitet manifestera sig i form av Seyfert-liknande beteende, dvs ombehandlad strålning från ackretionsskivan inklusive starka, breda, höga joniseringsemissionslinjer och stark blå / UV-kontinuumemission, eller som radioemission driven av jet av relativistiska partiklar som kan förekomma antingen med eller utan associerat Seyfert-liknande beteende. Utbudet av optiska ljusstyrkor kan vara enormt, allt från LINERS (Seyferts stackars kusiner) till kvasarer som är de mest lysande objekten i universum. Detsamma gäller för radioutsläpp de mest lysande radiokällorna åtföljs vanligtvis av stark optisk aktivitet men det motsatta är inte sant. Det verkar verkligen finnas två typer av AGN, med 'radioljud' AGN som producerar jetstrålar som är ungefär 1000 gånger starkare än 'radiotyst', i förhållande till den termiska strålningen från ackretionsskivan.

Merparten av forskningen på JBCA fokuserar på högljudda objekt men även bland dem finns det ett stort antal ljusstyrkor.

Några av de viktigaste frågorna är:

  1. Vad får en galax att bli aktiv? Detta är nästan säkert relaterat till tillgången på gas som kan ackreteras av det svarta hålet, kanske befriat av en interaktion med en annan galax, men detaljerna i processen är fortfarande ett mysterium.
  2. Varför är vissa objekt radiohöga och andra, uppenbarligen identiska i andra avseenden, tysta i radio?
  3. Hur produceras radiostrålarna och vad reglerar den maximala energin hos synkrotronelektronerna som accelereras? Radiohöga föremål avger över hela EM-spektrumet upp till gammastrålningsvåglängder och studier av deras spektrala energifördelningar är ett viktigt ämne.
  4. Hur interagerar radiostrålar med sina värdgalaxer? På global nivå tror man att strålar i de dramatiska tidiga stadierna av galaxbildning kan reglera tillväxten av galaxer genom återkoppling. I närliggande galaxer kan en sådan fysisk process studeras i detalj men i mycket mindre omfattande skala.

Spännande tider är framåt för AGN-vetenskapen: nya radioanläggningar som e-MERLIN, EVLA, SCUBA2 och ALMA är på väg att komma online och det finns en flod av flervågslängdsdata från optiska / IR / gammastrålningsundersökningar som SDSS, UKIDDS , Herschel GLAST.

Forskningsverksamhet

Kraftfulla DRAGNs (Radioljud AGN)

En delmängd av AGN kanaliserar en stor del av deras tillväxtenergi till ett par motsatt riktade relativistiska strålar. Strålarna blåser i sin tur upp stora bubblor fyllda med magnetfält och relativistiska partiklar i den intergalaktiska gasen. Strålar och bubblor strålar starkt genom synkrotronemission, och dessa dubbla radiokällor associerade med AGN (DRAGNs) utgör den stora majoriteten av katalogiserade radiokällor. Deras AGN ligger i stora elliptiska galaxer ("radiogalaxer") och kan vara direkt synliga som kvasarer.

Den märkliga DRAGN 3C 305 avbildad med MERLIN. Tvillingstrålarna störs av sin kollision med det täta interstellära mediet i värdgalaxen

Jodrell Bank har varit inblandad i studien av dessa radiokällor sedan de upptäcktes i slutet av 1940-talet: Jennison och DasGupta var de första som avslöjade den karakteristiska dubbla strukturen och exakta positioner från Jodrell Bank ledde till upptäckten av kvasarer. AGN-strukturer är mycket anisotropa och verkar radikalt annorlunda när de observeras från olika håll, och ett nyckelsteg mot denna bild gjordes av 'Unified Scheme' som föreslogs av Ian Browne och Mark Orr 1982.

Idag omfattar viktiga studieområden:

  • Högupplöst kartläggning av radiostrålar med eMERLIN, som syftar till att förstå deras fantastiska stabilitet när det gäller att upprätthålla en sammanhängande struktur över nio krafter på tio i linjär skala, från solsystemets storlek nära det centrala svarta hålet till megaparsek radiolober.
  • Modellera miljöeffekterna av DRAGN på den omgivande intergalaktiska gasen, som kan styra återkopplingsprocessen som reglerar uppvärmningen och kylningen av den heta gasen som fyller de potentiella brunnarna i kluster och grupper av galaxer.
  • Använda den polariserade radioemissionen av DRAGNs för att sondra intra-kluster och intergalaktiska magnetfält via Faraday-rotation.
Seyfert galaxer (Radio tyst AGN)

I majoriteten av AGN är strålningsutflödena relativt svaga jämfört med den direkta elektromagnetiska strålningen från själva AGN, som antas ha sitt ursprung i tillväxtskivan runt det centrala svarta hålet. Dessa radio-tysta AGN finns vanligtvis i spiralgalaxer, med de mest aktiva exemplen kända som Seyfert-galaxer. Eftersom dessa objekt är mycket vanligare än radiohögt AGN finns det många närliggande exempel som gör att vi kan studera dem med hög upplösning, inklusive upplösning av den så kallade "smala linjen" med Hubble-rymdteleskopet. Strålar i Seyfert-galaxer interagerar direkt med den interstellära gasen i spiralskivan och är åtminstone delvis ansvariga för att röra upp den icke-orbitala rörelsen uppmätt i den smala linjen. MERLIN och e-MERLIN ger radiobilder med liknande eller högre upplösning till HST, vilket gör att vi kan studera strålarna och även dynamiken i ISM via dess radiolinjeemission.

Galactic Center and Milky Way Supermassive black hole Skytten A * (Sgr A *)

Skytten A * är det 3 miljoner solhålsvarta hålet i mitten av vår egen Vintergatan. Även om det för närvarande är inaktivt är det fortfarande en ljus radiokälla på grund av dess jämförande närhet till jorden. Mycket lång baslinjeinterferometri är på väg att uppnå den upplösning som krävs för att avbilda dess händelsehorisont.

Mikrokvasarer / röntgenbinarier

Fenomenologin för ackretion till ett svart hål som driver AGN dupliceras i miniatyr i röntgenbinader i svart hål, där ett svart hål med några få solmassor ackreterar material från en följeslagare i en nära bana. Några av dessa liknar så mycket AGN att de kallas & lsquomicroquasars & rsquo, och visar uppflödande relativistiska strålar: kända exempel inkluderar SS 443, Cyg X-1, Cir X-1 [etc & hellip]. På grund av den mycket mindre massskalan går mikrokvasars genom sina utbrott på tidsskalor från dagar till månader, jämfört med tusentals år för AGN, och så kan vi följa hela historien med e-MERLIN och VLBI.


Vad är en kvasar?

Jag älskar det när forskare upptäcker något ovanligt i naturen. De har ingen aning om vad det är, och sedan över årtionden av forskning, bevis bygger och forskare växer för att förstå vad som händer.

Mitt favoritexempel? Quasars.

Astronomer först visste att de hade ett mysterium på sina händer på 1960-talet när de vände de första radioteleskopen mot himlen.

De upptäckte radiovågorna som strömmade från solen, Vintergatan och några stjärnor, men de visade också på bisarra föremål som de inte kunde förklara. Dessa föremål var små och otroligt ljusa.

De kallade dem kvasi-stjärnobjekt eller & # 8220quasars & # 8221, och började sedan argumentera om vad som kan orsaka dem. Den första befanns flytta bort med mer än en tredjedel av ljusets hastighet.

En konstnärs uppfattning om jetstrålar som sticker ut från en AGN. Kanske såg vi tyngdkraftsförvrängningen från ett svart hål, eller kan det vara det vita håländen på ett maskhål. Och om det var så snabbt, var det verkligen, riktigt långt & # 8230 4 miljarder ljusår bort. Och det genererar lika mycket energi som en hel galax med hundra miljarder stjärnor.

Här är astronomer kreativa. Kanske kvasarer var inte riktigt så ljusa, och det var vår förståelse av universums storlek och expansion som var fel. Eller kanske såg vi resultaten av en civilisation, som hade utnyttjat alla stjärnor i sin galax till någon form av energikälla.

Sedan på 1980-talet började astronomer komma överens om den aktiva galaxteorin som källa till kvasarer. Det var faktiskt flera olika slags föremål: kvasarer, blazarer och radiogalaxer var alla samma sak, bara sett från olika vinklar. Och att någon mekanism fick galaxer att spränga strålningsstrålar från sina kärnor.

Men vad var den mekanismen?

Detta konstnärs koncept illustrerar en kvasar, eller utfodring av svart hål, som liknar APM 08279 + 5255, där astronomer upptäckte stora mängder vattenånga. Gas och damm bildar troligen en torus runt det centrala svarta hålet, med moln av laddad gas ovan och under. Bildkredit: NASA / ESA Vi vet nu att alla galaxer har supermassiva svarta hål i sina centra några miljarder gånger solens massa. När materialet kommer för nära bildar det en ackretionsskiva runt det svarta hålet. Det värms upp till miljontals grader och spränger ut en enorm mängd strålning.

The magnetic environment around the black hole forms twin jets of material which flow out into space for millions of light-years. This is an AGN, an active galactic nucleus.

When the jets are perpendicular to our view, we see a radio galaxy. If they’re at an angle, we see a quasar. And when we’re staring right down the barrel of the jet, that’s a blazar. It’s the same object, seen from three different perspectives.

Supermassive black holes aren’t always feeding. If a black hole runs out of food, the jets run out of power and shut down. Right up until something else gets too close, and the whole system starts up again.

The Milky Way has a supermassive black hole at its center, and it’s all out of food. It doesn’t have an active galactic nucleus, and so, we don’t appear as a quasar to some distant galaxy.

We may have in the past, and may again in the future. In 10 billion years or so, when the Milky way collides with Andromeda, our supermassive black hole may roar to life as a quasar, consuming all this new material.

We’ve also recorded an entire episode of Astronomy Cast all about Quasars Listen here, Episode 98: Quasars.