Csillagontó galaxisok és aktív galaxismagok rádióhullámú sugárzása

Az Angol-Ausztrál Obszervatórium műszereire alapozó nemzetközi együttműködés keretében
2001-től 2005-ig megvalósult 6dFGS (6dF Galaxy Survey) kutatóprogram azt
a célt tűzte ki, hogy megmérje a teljes déli
égbolt galaxisainak vöröseltolódását minden korábbinál nagyobb minta észlelésével. A mérést a Siding Spring-i 1,2 méteres Schmidt-teleszkópra szerelt
6dF spektrográffal végezték, amely egy expozíció alatt 6 fokos látómezőben kb. 100 objektum színképét képes rögzíteni. A felmérés eredményeként
120 ezer galaxis adatait kapták meg. Ettől teljesen
függetlenül rendelkezésre álltak egy korábbi rádiócsillagászati felmérés, az
1998-ban publikált NRAO
VLA Sky Survey (NVSS) adatbázisa, amely mintegy 1,8
millió diszkrét rádióforrás
sugárzási adatait tartalmazza. Ausztrál kutatók arra
vállalkoztak, hogy ebből az 1,8 millió rádióforrásból
amennyit csak lehet megtaláljanak a 6dFGS galaxisai között. A két adatbázis égi koordináták egyezésein alapuló munka eredménye 7824
beazonosított galaxis, amelyek mind jelentős mértékben
sugároznak a rádiótartományban is. A kutatók ebben a szűkített, rádiógalaxisokat tartalmazó mintában érdekes összefüggéseket tártak fel az 1,4 GHz-es frekvencián mutatott sugárzási tulajdonságokból.

Milyen jellegű objektumok lehetnek ezek a rádiósugárzó galaxisok? Két
fő fajtájuk különböztethető meg: a viharos, a mi Tejütrendszerünkre
jellemzőnél ezerszer intenzívebb csillagkeletkezésű ún. csillagontó (starburst)
galaxisok és a központjukban nagyon nagytömegű fekete lyukakat tartalmazó aktív galaxismagok (Active
Galactic Nuclei, közismert rövidítéssel AGN).

A
csillagontó galaxisokban a rádiósugárzás
a "rövid életű" (10 millió éves) és szupernóva-robbanásban fiatalon megsemmisülő csillagok maradványaiban felgyorsuló elektronok szinkrotronsugárzásából, illetve az ionizált csillagközi hidrogénfelhők (HII
régiók) emissziójából származik.

Egy
szép csillagontó galaxis, az NGC 4214. A vöröses színű öreg
csillagok mellett szinte kékesen fluoreszkálnak a csillagkeletkezési területek.

Az
aktív galaxismagok a rálátási geometria szerint többfélék
lehetnek. Szerkezetük ugyanolyan, középen egy 10⁶
– 10^9,5  naptömegű fekete lyuk található, körülötte
akkréciós koronggal, amin keresztül évente kb. 10^-4 naptömegnyi
anyag hullik be. A fekete lyukba bezuhanó anyag gravitációs helyzeti energiája hővé alakul, ami fedezi a központi tartomány óriási luminozitását. Az akkréciós
korongra merőlegesen közel fénysebességű gázsugár (jet) lövell ki, ez az észlelt rádiósugárzást fő forrása. Attól függően, hogy a rendszerre milyen irányból látunk át, más-más jellegű objektumot figyelhetünk meg (l. lenti ábra).

Egy aktív galaxismag a benne működő összetett folyamatok miatt különböző irányokból másképpen látszik. Pl. ha a
korong irányából tekintjük a galaxist,
akkor attól függően, hogy a jet oldalán vagyunk,
vagy sem, rádióhangos, illetve rádiócsendes
galaxist látunk. Ha a jettel ellentétes oldalről
nézünk merőlegesen a korongra, akkor rádiócsendes
kvazárt vagy Seyfert-galaxist, ha a jet
irányából nézünk, akkor blazárt,
míg kissé oldalról nézve rádióhangos
kvazárt észlelünk.

A 3C 433 rádiógalaxis megjelenését a jet és kölcsönhatása a csillagközi anyaggal határozza meg.

Tom Mauch és Elaine Sadler (University of Sydney) meglepően egyszerű alakú összefüggést találtak
a vizsgált 7824 galaxis közül a csillagontó
galaxisokra a rádió- és infravörös
tartományban leadott teljesítmény között,
míg az AGN-ek "kilógnak" ebből az
összefüggésből.

A rádiótartományban kisugárzott teljesítmény (függőleges tengely) és az infravörös luminozitás (vízszintes tengely) között egyszerű hatványfüggvény kapcsolat áll fenn a csillagontó galaxisokra (a kétszer logaritmikus ábrázolás miatt egyenes). Az aktív galaxismagok ezzel szemben sokkal nagyobb arányban sugároznak rádióban, mint infravörösben.

Mnt az a fenti ábrán jól látszik, a teljes kisugárzott energia rádió és infravörös komponense között a két rádiógalaxis-típus között jelentős különbség tapasztalható. Noha pontos magyarázat jelenleg nem létezik a szoros korrelációra, illetve az AGN-ek esetén látott eltérésre, a felismerés fontos a jelenleg is zajló égboltfelmérő programok és a jövő rádiócsillagászati felmérései szempontjából. Minél nagyobb vöröseltolódású galaxisokat vizsgálunk, a nagy távolságok miatt egyre nehezebb eldönteni a földi műszerekkel  közel pontszerűnek látszó csillagvárosokról, hogy milyen folyamatok gerjesztik sugárzásaikat. A csillagkeletkezés kozmikus fejlődését, illetve a galaxismagokban található masszív fekete lyukak viselkedésének időbeli változásait csak akkor érthetjük meg részleteiben, ha nagy távolságok mellett is különbséget tudunk tenni a látszólag hasonló égitestek között – az ausztrál kutatók felismerése ezt segíti elő.

Forrás: Mauch, T. és Sadler, E.M., Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2007. március

Hozzászólás

hozzászólás