Radiogalaktyka - Polski Serwis Naukowy

Radiogalaktyka – galaktyka, która emituje bardzo silne fale radiowe. Radiogalaktyki to rodzaj aktywnych galaktyk o rozległej strukturze radiowej i dobrze widocznej strukturze gwiazdowej części galaktyki. Obraz radiowy radiogalaktyki tworzą obłoki radiowe stanowiące zazwyczaj najsilniejsze źródło fal, czasami widoczne jest także zwarte źródło centralne oraz dżety - wąskie struktury łączące jądro galaktyki z obłokami radiowymi. Obłoki radiowe nie pokrywają się z obserwowaną w świetle widzialnym strukturą galaktyki, i mogą być od niej wielokrotnie większe. Obserwowana emisja radiowa to świecenie energetycznych elektronów poruszających się w silnym polu magnetycznym radioobłoków (promieniowanie synchrotronowe). Do najbardziej znanych radiogalaktyk należą między innymi:

Dżet, inaczej struga – skolimowany strumień plazmowej materii wyrzucany z relatywistycznymi prędkościami z biegunów jądra galaktyki lub gwiazdy. Pierwszy dżet został zaobserwowany przez H. Curtisa w roku 1918 w galaktyce eliptycznej M87 w gromadzie Panny, jako jasny promień świetlny połączony z jądrem galaktyki. W latach 1960 obserwacje radiowe wielu galaktyk pokazały istnienie rozciągłych struktur radiowych, w skład których wchodzi zwarte jądro, radioobłoki oraz łączące je dżety.

Cygnus A (3C 405) jest najjaśniejszym radioźródłem w konstelacji Łąbędzia. Jest to jedna z najjaśniejszych i najsłynniejszych radiogalaktyk, o przesunięciu ku czerwieni 0,056075. Radioźródło pochodzi z Trzeciego Katalogu Uniwersytetu w Cambridge, a zostało zidentyfikowane w 1954 r. przez Baadego i Minkowskiego z dwoma bliskimi siebie galaktykami w trakcie zderzenia.

Centaurus A w gwiazdozbiorze Centaura

Cygnus A w gwiazdozbiorze Łabędzia

Rodzaje radiogalaktyk

Klasyfikacja radiogalaktyk jest dość złożona, ponieważ częściowo opiera się o badania morfologii obrazu radiowego galaktyki, a częściowo o badania widma promieniowania radiowego. Z punktu widzenia morfologii radiogalaktyki o dużej strukturze radiowej dzielone są na radiogalaktyki typu FRI i FRII, od nazwisk autorów tej użytecznej klasyfikacji: Bernarda Fanaroffa i Juliii Riley. W obiektach typu I, większość emisji radiowej pochodzi z obszarów centralnych, natomiast w obiektach typu II - z gorących plam w zewnętrznych częściach radioobłoków. Zaobserwowano, że obiekty tupu FR I mają systematycznie mniejsze jasności, niż obiekty typu FR II (Fanaroff B.L., Riley J.M., 1974, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 167, 31).

Dysk akrecyjny jest to wirująca struktura uformowana przez pył i gaz, opadający (poprzez zjawisko akrecji) na silne źródło grawitacji. Obiektem centralnym przyciągającym grawitacyjnie wirującą materię jest najczęściej czarna dziura, gwiazda neutronowa, biały karzeł bądź młoda gwiazda. Dyski akrecyjne różnią się od struktury typu pierścieni Saturna opadaniem materii ku centrum grawitacyjnemu w wyniku działania lepkości. Siły lepkie są niezbędne, aby materia obdarzona momentem pędu i znajdująca się na orbicie w przybliżeniu kołowej mogła zacieśnić orbitę.

Czarna dziura – obiekt astronomiczny, który tak silnie oddziałuje grawitacyjnie na swoje otoczenie, że nawet światło nie może uciec z jego powierzchni (prędkość ucieczki jest większa od prędkości światła).

Przykładem galaktyki FR I jest NGC 1275, zaś przykładami obiektów typu FR II są wymienione wyżej Cygnus A i Centaurus A.

Radioźródła o mniej rozległej, ale symetrycznej strukturze to CSO (ang. Compact Symmetric Objects), MSO (ang. Medium Symmetric Objects) i LSO (Large Symmetric Objects). Nieliczne źródła wykazują podwójną strukturę radiową (maja po dwa radioobłoki z każdej strony jądra - bliżej radioobłok wewnętrzny, dalej radioobłok zewnętrzny). Są też radioźródła o silnie asymetrycznej strukturze.

Galaktyka aktywna – galaktyka, w której energia w znaczącej ilości nie jest emitowana przez jej normalne składniki, czyli: gwiazdy, pył i gaz międzygwiazdowy. Ta część energii, zależnie od typu galaktyki aktywnej, może być emitowana w szerokim zakresie widma elektromagnetycznego jako podczerwień, fale radiowe, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie oraz promieniowanie gamma.

Łabędź (łac. Cygnus, dop. Cygni, skrot Cyg) – jeden z bardziej wyrazistych gwiazdozbiorów nieba północnego. Ze względu na to, że jego najjaśniejsze gwiazdy układają się na niebie w kształt krzyża, czasem nazywany jest Krzyżem Północy (analogia do Krzyża Południa).

Mechanizm powstawania radioobłoków

Powstawanie radioobłoków wiąże się z aktywnością jądra galaktyki. Akrecja materii na centralną czarną dziurę jest źródłem energii całego procesu. Część energii grawitacyjnej opadajacej materii zostaje oddana niewielkiej części plazmy, która formuje relatywistycznie poruszający się dżet i wypływa z obszarów centralnych. Dokładny mechanizm tworzenia się dżetu nie jest znany, ale zapewne ma związek z polem magnetycznym dysku akrecyjnego i/lub rotacją centralnej czarnej dziury. Wypływający dżet przebija się przez ośrodek międzygwiazdowy galaktyki zaburzając go. Czoło dżetu tworzy falę uderzeniową - gorącą plamę obserwowaną w licznych radioobłokach, natomiast zaburzona materia i materia dżetu częściowo rozpływa się tworząc pozostałą część radioobłoku. Czoło dżetu porusza się typowo z prędkością ok. 10 do 30 procent prędkości światła. Utworzenie rozległej struktury wymaga zatem znacznego czasu i jest doskonałą miarą wieku radioźródła.

Promieniowanie synchrotronowe jest promieniowaniem elektromagnetycznym o charakterze nietermicznym, podobnym do promieniowania cyklotronowego, lecz generowanym przez naładowane cząstki (głównie elektrony) poruszające się z prędkością bliską prędkości światła w polu magnetycznym w wyniku czego są przyspieszane po krzywoliniowych torach. Można je uzyskać sztucznie w pierścieniach akumulacyjnych synchrotronów lub naturalnie w wyniku szybkiego ruchu elektronów przez pola magnetyczne w przestrzeni kosmicznej. Promieniowanie synchrotronowe zawiera typowo pasma podczerwone, widzialne, ultrafioletu oraz X.

Wydajnosć transportu energii przez dżet w ośrodku galaktycznym znajduje odzwierciedlenie w morfologii źródła. Przypuszczalnie, w o biektach typu FR II dżety zachowują swoje relatywistyczne prędkości aż do końca, gdzie zderzają się z gorącą plamą. Dżety w obiektach typu FR I wyhamowują znacznie bliżej centrum, w obszarze najsilniejszej emisji radiowej.

Linki zewnętrzne

Radioźródła pozagalaktyczne (Część I)

Radioźródła pozagalaktyczne (Część II)

Jak odkryliśmy najwiekszą strukturę radiową we Wszechświecie