Seyfertove galaxie — definícia aktívnych galaxií s jasnými jadrami

Charakteristika

Seyfertove galaxie tvoria približne 10 % všetkých galaxií a patria medzi najintenzívnejšie skúmané objekty v astronómii. Predpokladá sa, že sú poháňané podobnými fyzikálnymi javmi ako kvazary, hoci sú v priemere bližšie a menej svietivé. V centrách týchto galaxií sa nachádzajú supermasívne čierne diery, obklopené akrečnými diskami padajúceho materiálu. Akrečné disky sú považované za hlavný zdroj ultrafialového (UV) a mäkkého röntgenového žiarenia pozorovaného u Seyfertov.

Spektrálne vlastnosti zahŕňajú silné emisné čiary rôznych ionizačných stavov. Pozorujeme:

• šírka čiar: niektoré línie sú veľmi široké (stovky až tisíce km/s) — pochádzajú z blízkeho okolia čiernej diery (tzv. broad-line region, BLR),
• úzke čiary: ďalšie línie sú úzke (desiatky až stovky km/s) — vznikajú vo vzdialenejšej narrow-line region (NLR),
• ionizačné spektrum: prítomné sú povolené aj zakázané línie, napr. [O III] 5007 Å, spolu s intenzívnymi vodíkovými líniami (Hα, Hβ).

Typy Seyfertových galaxií

Seyfertove galaxie sa klasifikujú do dvoch hlavných tried:

• Seyfert typu 1 — majú v spektre široké aj úzke emisné čiary (vidno BLR aj NLR),
• Seyfert typu 2 — v priamom optickom spektre sú viditeľné iba úzke čiary (NLR); široké čiary môžu byť skryté prachovým torom a často sa dajú odhaliť len v polarizovanom svetle alebo v röntgenovom pásme).

Toto rozdelenie dobre zapadá do unifikačného modelu aktívnych galaxií, podľa ktorého rozdiely medzi typmi spôsobuje najmä orientácia pozorovateľa voči osí akrečného disku a prítomnému prachovému toru.

Fyzikálny model a mechanizmy

V jadre Seyfertovej galaxie sa nachádza supermasívna čierna diera, ktorá akrécie plynu smerom do svojho okolitého disku. Frikcia a magnetohydrodynamické procesy v disku zahrievajú materiál a vyžarujú energiu vo forme UV a röntgenového žiarenia. Toto žiarenie ionizuje okolité plynové oblaky, čo vedie k silným emisným čiaram. Rýchlosti v BLR (a teda šírky širokých čiar) naznačujú tipické vzdialenosti niekoľkých svetelných dní až mesiacov od čiernej diery; ich krátkodobá variabilita umožňuje meranie hmotnosti čiernej diery metódou reverberation mapping.

Okrem žiarenia sa u mnohých Seyfertov vyskytujú aj výtrysky a silné vetry alebo outflowe, ktoré môžu ovplyvňovať medzigalaktický plyn a regulovať tvorbu hviezd v hostiteľskej galaxii (tzv. AGN feedback).

Pozorovania naprieč spektrom

Seyfertove galaxie sú študované v širokom spektre vlnových dĺžok:

• opticky — identifikácia emisných čiar a klasifikácia typov,
• ultrafialovo — pôvod a spektrálna energia akrečného disku,
• röntgenovo — priamy pohľad na korónu nad diskom a možnosť preniknúť cez absorbciu,
• infračervené — emisné zložky prachu a skryté jadro,
• rádiovo — niektoré Seyfertove galaxie majú slabé rádiové jadro alebo kĺby; vo všeobecnosti sú však menej rádiovo silné než rádio galaxie a kvazary.

Význam pre astrofyziku

Seyfertove galaxie sú cennými laboratóriami na štúdium fyziky akrécie, interakcie čiernej diery s okolím a procesov ionizácie plynu. Pretože sú relatívne blízke a ich hostiteľské galaxie sú viditeľné, poskytujú detailný pohľad na vzťah medzi aktívnym jadrom a galaxiou. Metódy ako reverberation mapping či spektrálna analýza absorpčných čiar a emisných čiar umožňujú odhad hmotností SMBH a vlastností akrečného toku. Pozorovania v rôznych vlnových dĺžkach tiež pomáhajú rozlíšiť úlohu prachu a geometrie v unifikačnom modeli.

Príklady a poznámky

Medzi známe príklady Seyfertových galaxií patria napríklad NGC 1068 (často uvádzaná ako typický Seyfert 2) a NGC 4151 (klasický Seyfert 1). Variabilita jadrového žiarenia na rôznych časových škálach (dni až roky) potvrdzuje, že zdroj emisie je veľmi kompaktnej povahy.

Pri pohľade vo viditeľnom svetle vyzerá väčšina Seyfertových galaxií ako bežné špirálovégalaxie. Pri skúmaní v iných vlnových dĺžkach je však jasné, že svietivosť ich jadier je často porovnateľná so svietivosťou celých galaxií veľkosti Mliečnej cesty, pričom energetický pôvod sústreďuje informácie o akrečnom procese a dynamike centrálnej oblasti.