Hur granngalaxer avslöjar aktiva galaxkärnors fysik

Två klasser av aktiva galaxkärnor har länge antagits vara samma typ av objekt observerat från olika synvinklar. Forskare vid Uppsala universitet har i en artikel i Nature Physics visat att fallet är mer komplicerat än så och att de två objektklasserna snarare tycks vara evolutionärt kopplade ill varandra.

Fysiken bakom aktiva galaxer och hur de bildas är en olöst gåta inom modern astrofysik. Den intensiva strålning som galaxkärnan avger tros komma från het gas i en ansamlingsskiva kring ett supermassivt svart hål med en massa på 10⁶-10⁹ gånger solens massa. Ljuset från ansamlingsskivan kan då jonisera den närliggande gasen och ge upphov till starka emissionslinjer i de aktiva galaxkärnornas  spektra.

Två huvudklasser av aktiva galaxkärnor har identifierats med hjälp av spektrometri: “Typ 1” och “Typ 2”. Typ 1 visar breda vätelinjer och brukar generellt vara mer ljusstarka i centrum. Typ 2 visar istället smala vätelinjer i sina spektra. Man tror att breddningen av vätelinjerna i Typ 1-spektra orsakas av att man ser området kring ansamlingsskivan där gasen har höga hastigheter.

År 1985, gjorde amerikanska forskare en viktig upptäckt när de studerade den aktiva Typ 2-galaxen NGC 1068 med spektropolarimetri. De såg hur de smala vätelinjerna plötsligt syntes breda på spektrumet med polariserat ljus. Slutsatsen var att ljuset från centrum måste färdas genom stoftmoln i Typ 2-galaxer. Snart föddes den så kallade geometriska unifikationsmodellen där varje aktiv galax har en ansamlingsskiva som omges av ett stoftmoln format som en ringmunk. För Typ 1 ser man rakt in i själva galaxkärnan utan att stoft kommer i vägen, medan man för Typ 2 ser kärnan genom själva stoftmolnet.

I den aktuella Uppsalastudien har doktoranden Beatriz Villarroel och hennes handledare Andreas Korn testat den grundläggande principen bakom unifikationsmodellen genom att studera statistiska egenskaper hos tusentals granngalaxer till de två huvudgrupperna av aktiva galaxer. För ändamålet användes Sloan Digital Sky Survey - en astronomisk databas med miljontals lågupplösta bilder och spektra på galaxer. Resultaten visar att Typ 2-galaxerna har systematiskt blåare och mer stjärnbildande granngalaxer än Typ 1. De såg även att de aktiva galaxernas former verkar påverkas på olika sätt av närvaron av en granne.

Resultaten indikerar att det kan finnas en evolutionär koppling mellan de två huvudklasserna av aktiva galaxer. Detta leder till den avgörande frågan: kan det vara någonting annat än en ansamlingsskiva, t ex supernovor eller chockvaågor, som ger upphov till de starka emissionslinjerna i spektra från Typ 2-galaxer? Fortsatta studier kommer att bedrivas för att ge svar på denna nyckelfraåga inom studier av aktiva galaxkärnor.

För mer information kontakta Andreas Korn, tel: 018-471 5991 eller e-post: andreas.korn@physics.uu.se

Beatriz Villarroel & Andreas J. Korn, The different neighbours around Type-1 and Type-2 active galactic nuclei,  Nature Physics (2014) doi:10.1038/nphys2951