Co to jest jądro aktywne galaktyki?
Jądro aktywne galaktyki (AGN, Active Galactic Nucleus) to centralny obszar galaktyki emitujący ekstremalnie dużo promieniowania elektromagnetycznego – często jaśniejszy niż cała pozostała galaktyka – zasilany przez akrecję gazu i materii na supermasywną czarną dziurę (SMBH, Supermassive Black Hole) o masie 10^6-10^10 mas Słońca. Gdy materia opada spiralnie na czarną dziurę przez dysk akrecyjny, zamiana energii potencjalnej na promieniowanie jest niezwykle wydajna (ok. 10-42% mc2, wobec 0,7% w fuzji jądrowej). AGN emitują promieniowanie we wszystkich zakresach od fal radiowych przez optykę, UV i rentgen aż po gamma – widmo nieterm_iczne, niepodobne do widma gwiazd.
Klasy AGN – różne manifestacje tego samego zjawiska (model unifikacji AGN, Antonucci 1993): kwazary (quasars, QSO) – najjaśniejsze i najdalsze AGN, widoczne do z > 7 (ponad 13 mld lat świetlnych), jasność L > 10^45 erg/s (miliardy razy jasniejsze od Słońca). 3C 273 (z = 0,158) to najbliższy znany kwazar. Galaktyki Seyferta klasy 1 i 2 – bliskie, mniej ekstremalne AGN w spiralnych galaktykach – Seyfert 1 pokazuje szerokie linie emisyjne (BLR, Broad Line Region, V > 1000 km/s), Seyfert 2 ma BLR zasłonięty przez torus pyłowy. Radiogalaktyki – AGN z potężnymi dżetami relatywistycznymi (Cygnus A, M87, Centaurus A) emitującymi synchrotronowo w zakresie radiowym – klasyczne radia w kształcie hantli. Blazary (BL Lac i FSRQ) – AGN, których dżet skierowany jest prawie dokładnie ku Ziemi – zmienne, ekstremalnie jasne w gamma (Fermi-LAT obserwuje setki blazarów). Niskojasne AGN (LLAGN, LINERy) – AGN w mało aktywnych jądrach galaktyk, w tym być może centrum Drogi Mlecznej (Sgr A* – nieaktywne, lecz śladowe rozbłyski X wskazują na minimalną akrecję). Model unifikacji: wszystkie klasy AGN to ta sama czarna dziura z dyskiem akrecyjnym i torus pyłowy, ale obserwowana pod różnymi kątami i przy różnych wskaźnikach akrecji.
Sprzężenie AGN z galaktyką – AGN feedback: masywne dżety i wiatry AGN ogrzewają i wyrzucają gaz z galaktyki, hamując gwiazdotwórstwo (negative feedback) lub kompresując obłoki, stymulując nowe gwiazdy (positive feedback). To mechanizm tłumaczy korelację masy SMBH z masą sferycznej składowej galaktyki-gospodyni (M_BH – sigma relacja). Rekord masy SMBH: TON 618 – czarna dziura o masie ok. 66 mld M_sol. EHT (Event Horizon Telescope) uchwycił zdjecie cienia czarnej dziury M87* (2019, 6,5 mld M_sol) i Sgr A* (2022, 4 mln M_sol) – bezpośrednie potwierdzenie istnienia SMBH. Badania kwazarów w wysokich redshiftach (JWST odkrywa AGN przy z > 10, zaledwie 400 mln lat po Wielkim Wybuchu) rzucają wyzwanie modelom tak szybkiego wzrostu SMBH we wczesnym Wszechświecie.