გალაქტიკათა აქტიური გულები

ცნება გალაქტიკათა აქტიური გულებისქვეშ თავმოყრილია გარეგალაქტიკურ ობიექტთა ვრცელი დიაპაზონი, რომელთაც აერთიანებთ გალაქტიკის ცენტრალურ არეებიდან (გალაქტიკის გული”) მომდინარე მძლავრი არასითბური გამოსხივება, რომელიც აღემატება გალაქტიკის დანარჩენი ნაწილების მიერ მთლიანად წარმოქმნილ ენერგიას.

გალაქტიკათა აქტიური გულის შინაგანი სტრუქტურის ზოგადი სქემა მდგომარეობს შემდეგში: “მასპინძელიგალაქტიკის ცენტრში უნდა იმყოფებოდეს მბრუნავი ზემასიური შავი ხვრელი (რამდენიმე მილიონიდან რამდენიმე მილიარდამდე მზის მასის ფარგლებში) და მის იგვლივ არსებული აკრეციული დისკი, რომლის გავლითაც ხდება შავი ხვრელისათვის მასების მიწოდებადა ამ პროცესში მიმდინარე ენერგიის გამოთავისუფლება”, რაც თავის მხრივ უნდა წარმოადგენდეს აქტიური გულების უზარმაზარი ნათობის წყაროს.

გალაქტიკის აქტიური გულის სქემა.
გალაქტიკის აქტიური გულის სქემა.

თანამედროვე წარმოდგენების თანახმად, თავისი ღერძისირგვლივ მბრუნავი შავი ხსრელის შემთხვევაში არსებობს დამატებითი ზონა, . . ერგოსფერო,

რომელსაც გააჩნია ელიფსოიდური ფორმა. აკრეციის შედეგად აქ მოხვედრილი ზოგიერთი ნაწილაკი არ შთაინქმება შავი ხვრელის მიერ, არამედ შეიძენს დიდი რაოდენობით ენერგიას (შავი ხვრელის მასის ხარჯზე) და გამოიტყორცნება დისკის პერპენდიკულარული ან შავი ხვრელის ბრუნვის ღერძის მიმართულებით ულტრარელატივისტური სიჩქარით (V~). ამგვარ ნაწილაკთა ერთობლიობა ქმნის ერთმანეთის საპირისპიროდ მიმართულ ორ ჯეტს. ნაწილაკის მიერ შავი ხვრელიდან ენერგიის ამოქაჩვისზემოთხსენებულ მექანიზმს ეწოდება პენროუზის ეფექტი.

მბრუნავი შავი ხვრელის სტრუქტურა

გალაქტიკათა აქტიური გულები გამოირჩევიან თვისებათა (სპექტრი, ნათობაგულის ნათობის ფართობა ვარსკვლავური ნაწილის ნათობასთან და ა. .) დიდი მრავალფეროვნებით და ისინი იყოფიან ოთხ ძირითად კლასად:

  • კვაზარები
  •  სეიფერთის გალაქტიკები
  • რადიო გალაქტიკები
  • ბლაზარები

კვაზართა აღმოჩენა მოხდა 1963 წელს რადიოწყაროების წერტილოვან ოპტიკურ ობიექტებთან გაიგივების შედეგად. ისინი გამოირჩევიან მეტად მაღალი ნათობებით და, შესაბამისად, დაიკვირვებიან ძალიან დიდ მანძილებზეც კი.

კვაზარები ასხივებენ ყველა ტალღის სიგრძეზე, სპექტრის რადიოუბნიდანმოყოლებული, ძალიან მაღალენერგიული გამაუბნის ჩათვლით. გამოსხივების ნაკადი იცვლება პრაქტიკულად ყველა ტალღის სიგრძეზე, ამასთან გამოსხივების სიხშირის ზრდასთან ერთად დაიკვირვება ცვალებადობის დროითი მასშტაბის შემცირება (ანუ იგი უფრო სწრაფი ხდება) და ამპლიტუდის ზრდა.

კვაზართა სპექტრებში დაიკვირვება წყალბადის ლაიმანის სერიის, ასევე რამდენჯერმე იონიზებულ ლითონთა ემისიური ხაზები.

კვაზართა ტიპიური სპექტრი
კვაზართა ტიპიური სპექტრი
ყველაზე  ახლო კვაზარს წარმოადგენს 3C 273, რომელიც ჩვენგან დაშორებულია დაახლ. 749 მეგაპარსეკით (z=0.15834) და მდებარეობს ქალწულის თანავარსკვლავედის მიმართულებით.
3C 273- ის ოპტიკური გამონასახი, რომლის მარჯვნივ დაიკვირვება ჯეტი.
3C 273- ის ოპტიკური გამონასახი, რომლის მარჯვნივ დაიკვირვება ჯეტი.
3C 273- ის რენტგენული გამონასახი, რომელიც მიღებულიაკოსმოსურ ტელესკოპ "ჩანდრას" მეშვეობით.
3C 273- ის რენტგენული გამონასახი, რომელიც მიღებულიაკოსმოსურ ტელესკოპ “ჩანდრას” მეშვეობით.

თუმცა, არსებობს კიდევ უფრო ახლომდებარე ობიექტი IC 2497 (z=0.051633), რომელიც კვაზარისათვის დამახასიათებელი აქტიურობის გარკვეულ ნიშნებს ამჟღავნებს და ზოგჯერ მას მკვდარ კვაზარადაცკი იხსენიებენ. თვითონ IC 2497 წარმოადგენს სპირალურ გალაქტიკას, რომლის ახლოსაც მდებარეობს ობიექტი Hannys Voorwerp (ჰოლანდიურად ჰენის ობიექტი”, მისი აღმომჩენის სკოლის მასწავლებელ ჰენი ვან არკელის პატივსაცემად; აღმოჩენა მოხდა 2007 წელს პროექტ Galaxy Zooს ფარგლებში. ჰენი ვან ჰერკელი მასში მონაწილეობდა, როგორც მოხალისე). ეს ობიექტი თავის თვისებებით ძალიან მოჰგავს კვაზარის განვრცობილი ნაწილების მახასიათებლებს და შესაძლოა წარმოადგენდეს გალაქტიკის გულის აქტიურობის პროცესში გულიდან დროის დიდი ინტერვალის განმავლობაში ნივთიერების გამოტყორცნის შედეგს. ვარაუდობენ, რომ IC 2497 მოიცავდა კვაზარსრომელიც მოკვდაბოლო 200 ათასი წლის განმავლობაში.

IC 2497- ის კომბინირებული (ოპტიკური და ახლო ინფრაწითელი) გამონასახი, რომელიც მიღებული იქნა ჰაბლის სახელობის კოსმოსური ტელესკოპის მეშვეობით.
IC 2497- ის კომბინირებული (ოპტიკური და ახლო ინფრაწითელი) გამონასახი, რომელიც
მიღებული იქნა ჰაბლის სახელობის კოსმოსური ტელესკოპის მეშვეობით.
 დღეისათვის აღმოჩენილ კვაზართა შორის ყველაზე შორეულია ULA ULAS J1120+0641 (z=7.085±0.003, რომელიც დაფიქსირებული იქნა 2011 წლის 29 ივნისსმაუნაკეას მთაზე (ჰავაი) მდებარე 3.8 მ დიამეტრის მქონე UKIRT (United KingdomInfra-Red Telescope) ტელესკოპის მეშვეობით. იგი მდებარეობს ჩვენგან დაახლ. 12.9 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე, ანუ ის გამოსხივება, რომელსაც ჩვენ ვაფიქსირებთ, წარმოშობილია დიდი აფეთქებიდან მხოლოდ 770 მილიონი წლის გასვლის შემდეგ.
ULAS J1120+0641- ის კომბინირებული (ოპტიკური და ახლო ინფრაწითელი) გამონასახი. თვითონ კვაზარს წარმოადგენს ცენტრში მყოფი წითელი წერტილი.
ULAS J1120+0641- ის კომბინირებული (ოპტიკური და ახლო ინფრაწითელი) გამონასახი. თვითონ კვაზარს წარმოადგენს ცენტრში მყოფი წითელი წერტილი.

კვაზართა ოპტიკრულტრაიისფერი სპექტრებში, გარდა ემისიურისადაიკვირვება შთანთქმის ხაზები, რომლებიც შესაძლებელია უკავშირებოდნენ მშთანთქმელი ნივთიერების არსებობას თვით კვაზარში და მის მასპინძელ” გალაქტიკაში ან გამოწვეული იყვნენ კვაზარის გამოსხივების გავლით გალაქტიკათშორისეთში არსებულ გაზოვან ღრუბლებში. ეს უკანასკნელი მოვლენა კი განსაკუთრებით საყურადღებოა, ვინაიდან სხვადასხვა მიმართულებით და წითელ წანაცვლებებზე მყოფი კვაზარების კვლევა გვაძლევს მძლავრ იარაღსსამყაროში გაზოვანი მასების მსხვილმასშტაბიანი განაწილების შესასაწავლად ჩვენგან ძალიან დიდი მანძილებზეც კი. თუ კვაზარსა და დამკვირვებელს შორის სხვადასხვა მანძილზე იმყოფებიან გაზოვანი ღრუბლები, ისინი მოგვცემენ ერთიდაიმავე სპექტრულ ხაზს სხვადასხვა წითელ წანაცვლებაზე. მაგალითად შესაძლებელია დაიკვირვებოდეს ლაიმან α შთანთქმის ხაზის მთელი წყება (.. “ლაიმან aს ტყე“) დიდი წითელი წანაცვლების მქონე კვაზარის სპექტრში.

სპექტრული ხაზის "ტყის" წარმოშობის სქემა კვაზარში.
სპექტრული ხაზის “ტყის” წარმოშობის სქემა კვაზარში.
ევროპის სამხრეთი ობსერვატორიის “ძალიან დიდ ტელესკოპზე” (8.2 მ.) მიღებული სპექტრი SDSS 1030+0524 კვაზარისა, რომელიც ერთერთ ყველაზე შორეულ ობიექტს წარმოადგენს (z=6.28). ლამიან-ალფას ხაზის მომიჯნავე მოკლეტალღოვანი უბანი მთლიანადაა შთანთქმული ლაიმან α-ს “ტყის” მიერ.
ევროპის სამხრეთი ობსერვატორიის “ძალიან დიდ ტელესკოპზე” (8.2 მ.) მიღებული სპექტრი SDSS 1030+0524 კვაზარისა, რომელიც ერთერთ ყველაზე შორეულ ობიექტს წარმოადგენს (z=6.28). ლამიან-ალფას ხაზის მომიჯნავე მოკლეტალღოვანი უბანი მთლიანადაა შთანთქმული ლაიმან α-ს “ტყის” მიერ.

ასტრონომებმა სეიფერთის გალაქტიკები გაცილებით ადრე დააფიქსირეს, ვიდრე მოხდებოდა გალაქტიკათა აქტიური გულების გარეგალაქტიკური ბუნების შეცნობა. ჯერ კიდევ 1909 წელს ედვარდ ფასმა, რომელიც აწარმოებდა სპირალური ნისლეულებისსპექტრულ კვლევას ლიკის ობსერვატორიის 36-ინჩიანი კროსლის რეფლექტორის მეშვეობით, შეამჩნია, რომერთერთი ასეთი ობიექტი M 77 (NGC 1068) სხვებისაგან განსხვავებული იყო და დაიკვირვებოდა როგორც შთანთქმის, ისე ემისიური ხაზები. თუმცა, ამ ობიექტთა განსხვავებულ ბუნებას ყურადღება მიაქცია ჩარლზ სეიფერთმა მეოცე საუკუნის ორმოციან წლებში, როდესაც მან აღმოაჩინა იმავე ტიპის რამდენიმე ობიექტი.

ეს გალაქტიკები გამოირჩევიან უჩვეულოდ კაშკაშა ცენტრალური ნაწილებით, რომლებიც უჩვენებენ მძლავრ ემისიურ ხაზებს.

სეიფერთის გალაქტიკა NGC 4258-ის ოპტიკური გამონასახი.
სეიფერთის გალაქტიკა NGC 4258-ის ოპტიკური გამონასახი.

NGC 4258 უჩვენებს სეიფერთის გალაქტიკებისათვის დამახასიათებელ ორ ნიშან-თვისებას: გამოსხივების ნაწილის წარმოშობა არ უკავშირდება ვარსკვლავებს, და ასევე ადილი აქვს მატერიისა და ენერგიის გამოტყორცნას მეტად მცირე სხეულოვანი კუთხის ფარგლებში (“ჯეტი“). მკვლევარები ვარაუდობენ, რომ ობიექტის ცენტრში იმყოფება -ზე მასიური შავი ხვრელი, რომელიც გარემოცულია სწრაფად მბრუნავი გაზის მცირე ზომის დისკით (“აკრეციული დისკი”).

Capture

NGC 4258ის შედგენილი გამონასახი: ყვითელი და წითელი ფერები შეესაბამებიან ოპტიკურ და ინფრაწითელ დაკვირვებებს და ისინი გამოსახავენ სპირალურ შტოებს,ხოლო რენტგენული (ლურჯი) და ულტრაიისფერი (იისფერი არეები) – არ მოიცავენ სპირალური შტოებისათვის დამახასიათებელ ვარსკვლავებსა და მტვერს. სავარაუდოდ,ისინი წარმოადგენენ გულიდან გამოტყორცნილი ნივთიერების ჯეტებს, რომელთა გახურება ხდება დარტყმითი ტალღების მეშვეობით.

რადიო გალაქტიკები გამოირჩევიან განფენილი სტრუქტურით სპექტრის რადიო– უბანში, ხოლო სხვა უბნებში ისინი ხშირად გაცილებით მკრთალი და მცირე ზომისა არიან.

 რადიოგალაქტიკების ტიპიური წარმომადგენელია ქალწულის A (იგივე Messier 87).
87- ის ოპტიკური გამონასახი, რომელიც მიღებულია ჰაბლის სახელობის კოსმოსური ტელესკოპის მეშვეობით.
87- ის ოპტიკური გამონასახი, რომელიც მიღებულია ჰაბლის სახელობის კოსმოსური ტელესკოპის მეშვეობით.
87-ის რადიო გამონასახი
87-ის რადიო გამონასახი
87- ის რენტგენული გამონასახი (მიღებულია “ჩანდრას” მეშვეობით).
87- ის რენტგენული გამონასახი (მიღებულია “ჩანდრას” მეშვეობით).
87- ის კომბინირებული გამონასახი (წითელი - რადიო; მწვანე -შორეული ინფრაწითელი; ლურჯი - რენტგენული).
87- ის კომბინირებული გამონასახი (წითელი – რადიო; მწვანე -შორეული ინფრაწითელი; ლურჯი – რენტგენული).

ბლაზარები წარმოადგენენ ელიფსურ გალაქტიკათა გულებს , რომლებიც გამოირჩევიან შემდეგი თვისებებით:

  1. მათ სპექტრებში არ დაიკვირვება ხაზები ან ისინი მეტისმეტ ად სუსტებიადაიკვირვება არასითბური წარმოშობის მძლავრი კონტინუუმი, რომელსაც გაჩნია ორი კუზისებრიპიკი.
  2. ბლაზარები წარმოადგენენ მძლავრ კომპაქტურ რადიოწყაროებს.
  3. ოპტიკური და რადიოგამოსხივების მაღალი და ცვალებადი პოლარიზაცია.
  4. გამოსხივების ძლიერი ცვალებადობა სპექტრის ყველა უბანში.

ბლაზარები შედგებიან ორი ქვეკლასისაგან:

  • ლაცერტიდები. მათი სახელწოდება წარმოსდგება მათი ისტორიულად პირველი წარმომადგენლის BL Lacertaeსაგან, რომელიც აღმოაჩინეს 1929 წელსთუმცა მისი გარეგალაქტიკური ბუნება მხოლოდ 1974 წელს იქნა დადგენილი. ამის შემდეგ აღმოჩენილი იქნა ასეულობით ანალოგიური ბუნების სხვა ობიექტი.
  • .. ბრტყელსპექტრიანი რადიოკვაზარები (მათ ზოგჯერ ოპტიკურად ძლიერცვალებად კვაზარებად ან ძლიერპოლარიზებულ კვაზარებადაც მოიხსენიებენ). მათი ტიპიური წარმომადგენლებია ზემოთხსენებული 3C 273 და 3C 279.
Capture
ბლაზარის სქემა. დამკვირვებლისაკენ მიმართულია მისი ერთერთი ჯეტი, რის გამოც გალაქტიკის დანარჩენი ნაწილების გამოსხივება გადაფარულია ჯეტის არასითბური გამოსხივების მიერ.
ბლაზარ Mrk 421-ის ოპტიკური გამონასახი (ცენტრში), რომელიც მიღებულია ჰაბლის სახელობის კოსმოსური ტელესკოპის მეშვეობით.
ბლაზარ Mrk 421-ის ოპტიკური გამონასახი (ცენტრში), რომელიც მიღებულია ჰაბლის სახელობის კოსმოსური ტელესკოპის მეშვეობით.
Mrk 421- ის რენტგენული გამონასახი (მიღებულია თანამგზავრ სვიფტის მეშვეობით).
Mrk 421- ის რენტგენული გამონასახი (მიღებულია თანამგზავრ სვიფტის მეშვეობით).

იმის გამო, რომ ბლაზარის ერთერთი ჯეტი მიმართულია დამკვირვებლისაკენ, ხოლო მასში ნივთიერება მიედინება სინათლესთან მიახლოებული სიჩქარით, დაიკვირვება ორი რელატივისტური ეფექტი ბლაზარის კომპონენტთა სუპერლუმინალური (ანუ სინათლეზე მაღალი) სიჩქარით მოძრაობა და ბიმინგი (ბლაზარი დაიკვირვება გაცილებით უფრო კაშკაშად, ვიდრე იგი სინამდვილეშია).

Mrk 421- ის გამოსხივების ცვალებადობა სპექტრის სხვადასხვა უბანში 2005 წ. დეკემბერი - 2008 წ. იანვარი პერიოდში.
Mrk 421- ის გამოსხივების ცვალებადობა სპექტრის სხვადასხვა უბანში 2005 წ. დეკემბერი – 2008 წ. იანვარი პერიოდში.
გალაქტიკის აქტიური გული შეიძლება განსხვავებული ტიპის ობიექტებად დავაფიქსიროთ, თუ მას დავაკვირდებით ჯეტისადმი სხვადასხვა კუთხით.
გალაქტიკის აქტიური გული შეიძლება განსხვავებული ტიპის ობიექტებად დავაფიქსიროთ, თუ მას დავაკვირდებით ჯეტისადმი სხვადასხვა კუთხით.

ავტორი: ბიძინა კაპანაძე