Seyfert-galakser — kvasarlignende aktive galakser med lysstærke kerner

Opdag Seyfert-galakser: kvasarlignende aktive galakser med lysstærke kerner, emissionslinjer og supermassive sorte huller — nøglen til aktiv galakseforskning.

Seyfert-galakser er opkaldt efter Carl Seyfert, som beskrev dem første gang i 1943.

Disse galakser er en af de to hovedtyper af aktive galakser. Den anden store gruppe er kvasarer. Seyfert-galakser har kvasarlignende kerner: de er meget fjerne, lysende kilder til elektromagnetisk stråling. Deres meget høje overfladehellhed har spektrer med stærke emissionslinjer med høj ionisering. I modsætning til kvasarer er deres værtsgalakser dog klart synlige.

Seyfert-galakser udgør ca. 10 % af alle galakser og er nogle af de mest intensivt studerede objekter i astronomien. Man mener, at de drives af de samme fænomener som kvasarer, selv om de er tættere og mindre lysstærke end kvasarer. Disse galakser har supermassive sorte huller i deres centre, som er omgivet af akkretionsskiver af nedfaldende materiale. Man mener, at akkretionsskiverne er kilden til den observerede ultraviolette stråling. Ultraviolette emissionslinjer og absorptionslinjer er den bedste måde at analysere det omgivende materiale på.

Set i synligt lys ligner de fleste Seyfert-galakser normale spiraffectedegalakser. Men når de studeres i andre bølgelængder, bliver det klart, at lysstyrken i deres kerner er lige så stor som lysstyrken i hele galakser på størrelse med Mælkevejen.

Typer og spektrale kendetegn

Man deler typisk Seyfert-galakser i to hovedtyper:

• Type 1: Har både brede og smalle emissionslinjer. De brede linjer (fra den såkaldte broad-line region, BLR) har typisk dopplerbredder på nogle få tusinde km/s, hvilket viser, at gassen bevæger sig hurtigt tæt på det centrale sorte hul.
• Type 2: Viser kun smalle emissionslinjer (fra narrow-line region, NLR) med typiske hastigheder på hundreder km/s. Den brede linje-regionen er her skjult i direkte synsretning.

Almindelige spektrale markører inkluderer stærke linjer fra ioniserede atomer som [O III], Hα og Hβ samt ofte komplekser af Fe II-linjer. Forholdet mellem brede og smalle linjer bruges til klassifikation og til at bedømme ioniseringsforholdene i kernen.

Den enhedsmodel (unified model)

Den førende forklaring på forskellene mellem Type 1 og Type 2 er den såkaldte enhedsmodel: de fysiske komponenter er de samme, men orientering og skyggeeffekter bestemmer, hvad vi ser. Et geometrisk tykt, støvholdigt "torus" omkring den centrale motor kan blokere direkte udsyn til BLR i visse retninger, så objektet fremstår som Type 2. I nogle Type 2-observationer kan bredere linjer dog opdages i polariseret lys, hvilket støtter denne model.

Fysik og variabilitet

Seyfert-aktiviteten drives af en supermassiv sort hul, der akkreterer materiale gennem en varm akkretionsskive. Energi udsendes over hele spektret: fra radio og infrarødt over synligt og ultraviolet til røntgenstråling. Mange Seyfert-galakser viser kort- og langsigtet variabilitet i lysstyrke, især i UV og røntgen; denne variabilitet bruges til teknikker som reverberation mapping til at estimere størrelsen af BLR og dermed massen af det centrale sorte hul.

Multi-bølgelængde-observationer

Forståelsen af Seyfert-galakser bygger på observationer i flere bølgelængder:

• Røntgen: Afslører højeenergiprocesser nær hullet og ofte varierende absorptionskomponenter.
• Ultraviolet og synligt: Viser emissionslinjer og continuum fra akkretionsskiven og BLR/NLR.
• Infrarødt: Kan afsløre varme fra støv i torus og forbindelse til stjernedannelse i værtsgalaksen.
• Radio: De fleste Seyferts er relativt radio-lyde (ikke kraftigt radio-loud som nogle radiogalakser), men nogle viser svage radiojetstrukturer.

Værtsgalakser og kosmisk rolle

De fleste Seyfert-galakser findes i spiraler eller i forstyrrede systemer og kan samtidig have aktiv stjernedannelse (starburst). Aktive kerner kan påvirke deres værtsgalakse gennem feedback: udstrømninger og stråling kan hæmme eller udløse stjernedannelse og dermed spille en rolle i galakseevolutionen.

Observation og betydning

Seyfert-galakser er lettere at studere end fjerne kvasarer, fordi deres værtsgalakse er synlig, og de forekommer ofte i den lokale (lavere rødskift) del af universet. På grund af deres relative nærhed er de vigtige laboratorier for at undersøge processe r tæt ved supermassive sorte huller, akkretionsfysik, og interaktionen mellem aktiv nucleus og omgivende gas. Kendte, velstuderede eksempler omfatter f.eks. NGC 1068 og NGC 4151, som har været centrale for udviklingen af enhedsmodellen og forståelsen af aktive nuclei.

Opsummering

Seyfert-galakser er aktive galakser med meget lysstærke kerner, der viser stærke, ioniserede emissionslinjer. De er mindre og oftere tættere end kvasarer, men drives af de samme grundlæggende fænomener: en supermassiv sort hul med en omliggende akkretionsskive og komplekse, ioniserede regioner. Studiet af Seyferts bidrager væsentligt til vores forståelse af galakser og deres centrale sorte huller.

Eksempler

Her er nogle bemærkelsesværdige eksempler på Seyfert-galakser:

• Circinus-galaksen har ringe af gas, der er skudt ud fra dens centrum
• CentaurusA, den tilsyneladende klareste Seyfert-galakse set fra Jorden. Det er en kæmpe elliptisk galakse: en radiogalakse, der er kendt for sin relativistiske jet, der strækker sig over mere end en million lysår i længden.
• Messier 51a (NGC 5194), Whirlpool-galaksen, en af de bedst kendte galakser på himlen.
• Messier 81 (NGC 3031), et populært mål for amatørastronomer og den næstmest lysstærke Seyfert-galakse på himlen efter Centaurus A
• Messier 87 (NGC 4486), den centrale galakse i Virgo-hobbyen og den største galakse i den lokale superhobby. Det er en radiogalakse, der er kendt for sin 4.400 lysår lange relativistiske jet, der drives af et enormt supermassivt sort hul med en masse på (3,5 ± 0,2)-6,3 milliarder solmasser.
• NGC 1672 har en kerne, der er omgivet af intense starburst-regioner

Seyfert-galaksen Messier 51


Seyfert-galaksen Messier 87


Seyfert-galaksen Centaurus A

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvem beskrev først Seyfert-galakser?

Spørgsmål: Hvad er de to hovedtyper af aktive galakser?

Sp: Hvad adskiller Seyfert-galakser fra kvasarer?

Sp: Hvor stor en del af alle galakser består af Seyfert-galakser?

Spørgsmål: Hvad menes at være kilden til den observerede ultraviolette stråling i disse objekter?

Sp: Hvordan kan vi analysere materialet omkring en Seyfert-galakse?

Spørgsmål: Hvordan ser en typisk Seyfert-galakse ud, når den ses i synligt lys?

Søg efter bogstav