Na década de 1970, astrônomos tomaram conhecimento de uma fonte de rádio compacta no centro da Galáxia da Via Láctea - que eles chamaram de Sagitário A. Após muitas décadas de observação e evidências de montagem, teorizou-se que a fonte dessas emissões de rádio era na verdade um buraco negro supermassivo (SMBH). Desde aquele tempo, astrônomos chegaram à teoria de que SMBHs estão no coração de todas as grandes galáxias do Universo.

A maior parte do tempo, esses buracos negros são silenciosos e invisíveis, sendo assim impossível observar diretamente. Mas durante os momentos em que o material está caindo em suas enormes mandíbulas, eles brilham com radiação, emitindo mais luz do que o resto da galáxia combinado. Esses centros brilhantes são conhecidos como núcleos galácticos ativos, e são a prova mais forte da existência de SMBHs.

Descrição:

Deve-se notar que as enormes explosões de luminosidade observadas a partir de Núcleos Galácticos Ativos (AGNs) não vêm dos próprios buracos negros supermassivos. Por algum tempo, cientistas entenderam que nada, nem mesmo luz, pode escapar do Horizonte de Eventos de um buraco negro.

Em vez de, a explosão massiva de radiações - que inclui emissões no rádio, microondas, infravermelho, óptico, ultravioleta (UV), Raios-X e bandas de ondas de raios gama - são provenientes de matéria fria (gás e poeira) que rodeia os buracos negros. Estes formam discos de acreção que orbitam os buracos negros supermassivos, e gradualmente alimentando-os importa.

A incrível força da gravidade nesta região comprime o material do disco até atingir milhões de graus Kelvin. Isso gera radiação brilhante, produzindo energia eletromagnética que atinge o pico na faixa de onda UV ótica. Uma coroa de material quente se forma acima do disco de acreção também, e pode espalhar fótons até energias de raios-X.

Uma grande fração da radiação do AGN pode ser obscurecida por gás interestelar e poeira perto do disco de acreção, mas isso provavelmente será irradiado novamente na faixa de onda infravermelha. Como tal, a maior parte (senão todo) do espectro eletromagnético é produzida pela interação de matéria fria com SMBHs.

A interação entre o campo magnético rotativo do buraco negro supermassivo e o disco de acreção também cria poderosos jatos magnéticos que disparam material acima e abaixo do buraco negro em velocidades relativísticas (ou seja, uma fração significativa da velocidade da luz). Esses jatos podem se estender por centenas de milhares de anos-luz, e são uma segunda fonte potencial de radiação observada.

Tipos de AGN:

Tipicamente, os cientistas dividem o AGN em duas categorias, que são referidos como núcleos "rádio silencioso" e "rádio-alto". A categoria de rádio-alto corresponde aos AGNs que têm emissões de rádio produzidas tanto pelo disco de acreção quanto pelos jatos. Os AGNs silenciosos do rádio são mais simples, em que qualquer jato ou emissão relacionada ao jato são insignificantes.

Carl Seyfert descobriu a primeira classe de AGN em 1943, é por isso que agora levam seu nome. "Galáxias Seyfert" são um tipo de AGN silencioso, conhecido por suas linhas de emissão, e são subdivididos em duas categorias com base neles. As galáxias Seyfert Tipo 1 têm linhas de emissões ópticas estreitas e alargadas, que implicam na existência de nuvens de gás de alta densidade, bem como velocidades do gás entre 1000 - 5000 km / s perto do núcleo.

Seyferts tipo 2, em contraste, têm apenas linhas de emissões estreitas. Essas linhas estreitas são causadas por nuvens de gás de baixa densidade que estão a distâncias maiores do núcleo, e velocidades do gás de cerca de 500 a 1000 km / s. Bem como Seyferts, outras subclasses de galáxias silenciosas de rádio incluem quasares silenciosas de rádio e LINERs.

As galáxias da região da linha de emissão nuclear de baixa ionização (LINERs) são muito semelhantes às galáxias Seyfert 2, exceto por suas linhas de baixa ionização (como o nome sugere), que são bastante fortes. Eles são os AGN de ​​menor luminosidade existentes, e frequentemente se pergunta se eles são de fato alimentados por acréscimos em um buraco negro supermassivo.

Galáxias com alto volume de rádio também podem ser subdivididas em categorias como rádio-galáxias, quasares, e blazares. Como o nome sugere, galáxias de rádio são galáxias elípticas que são fortes emissores de ondas de rádio. Quasares são o tipo mais luminoso de AGN, que têm espectros semelhantes aos Seyferts.

Contudo, eles são diferentes porque suas características de absorção estelar são fracas ou ausentes (o que significa que são provavelmente menos densas em termos de gás) e as linhas de emissão estreitas são mais fracas do que as linhas largas vistas em Seyferts. Blazars são uma classe altamente variável de AGN que são fontes de rádio, mas não exibem linhas de emissão em seus espectros.

Detecção:

Historicamente falando, uma série de características foram observadas nos centros das galáxias que permitiram que fossem identificadas como AGNs. Por exemplo, sempre que o disco de acreção pode ser visto diretamente, emissões nuclear-ópticas podem ser vistas. Sempre que o disco de acreção é obscurecido por gás e poeira perto do núcleo, um AGN pode ser detectado por suas emissões de infravermelho.

Depois, há as linhas de emissão óptica largas e estreitas que estão associadas a diferentes tipos de AGN. No caso antigo, eles são produzidos sempre que o material frio está perto do buraco negro, e são o resultado do material emissor que gira em torno do buraco negro com altas velocidades (causando uma série de desvios Doppler dos fótons emitidos). No caso antigo, material frio mais distante é o culpado, resultando em linhas de emissão mais estreitas.

Próximo, há emissões contínuas de rádio e de raios-X. Considerando que as emissões de rádio são sempre o resultado do jato, as emissões de raios-x podem surgir do jato ou da corona quente, onde a radiação eletromagnética é espalhada. Último, existem emissões de linha de raio-x, que ocorrem quando as emissões de raios X iluminam o material frio e pesado que fica entre ele e o núcleo.

Esses sinais, sozinho ou em combinação, levaram os astrônomos a fazer inúmeras detecções no centro das galáxias, bem como discernir os diferentes tipos de núcleos ativos que existem.

A Via Láctea:

No caso da Via Láctea, a observação contínua revelou que a quantidade de material acumulado em Sagitarrius A é consistente com um núcleo galáctico inativo. Foi teorizado que tinha um núcleo ativo no passado, mas, desde então, passou para uma fase silenciosa de rádio. Contudo, também foi teorizado que ele poderia se tornar ativo novamente em alguns milhões (ou bilhões) de anos.

Quando a Galáxia de Andrômeda se funde com a nossa em alguns bilhões de anos, o buraco negro supermassivo que está em seu centro se fundirá com o nosso, produzindo um muito mais massivo e poderoso. Neste ponto, o núcleo da galáxia resultante - a Galáxia Milkdromeda (Andrilky), possivelmente? - certamente terá material suficiente para ser ativo.

A descoberta de núcleos galácticos ativos permitiu aos astrônomos agrupar várias classes diferentes de galáxias. Também permitiu aos astrônomos entender como o tamanho de uma galáxia pode ser discernido pelo comportamento em seu núcleo. E por ultimo, também ajudou os astrônomos a entender quais galáxias sofreram fusões no passado, e o que poderia vir para nós algum dia.