Ενεργός Γαλαξίας

Είδη ενεργών γαλαξιακών πυρήνων

Η κατηγοριοποίηση των ΕΓΠ γίνεται με βάση δύο κυρίως χαρακτηριστικά: το αν παρουσιάζουν έντονη ραδιοεκπομπή και το αν και με ποια ένταση παρουσιάζουν γραμμές εκπομπής. Οι ΕΓΠ που παρουσιάζουν έντονη ραδιοεκπομπή αναφέρονται διεθνώς ως radio-loud, δηλαδή ραδιοϊσχυροί, ενώ στην αντίθετη περίπτωση αναφέρονται ως radio-quiet ή ραδιοασθενείς. Αυτή η κατηγοριοποίηση παρουσιάζεται στο διπλανό διάγραμμα ως κάθετη ταξινόμηση. Οι ΕΓΠ τώρα αναφέρονται ως Τύπου 1 αν παρουσιάζουν πλατιές γραμμές εκπομπής, ως Τύπου 2 αν εμφανίζουν στενές γραμμές εκπομπής και ως Τύπου 0 αν εμφανίζουν ασθενείς ή καθόλου γραμμές εκπομπής. Η κατηγοριοποίηση αυτή παρουσιάζεται ως οριζόντια ταξινόμηση στο ίδιο διάγραμμα. Η κατηγοριοποίηση σε ραδιοϊσχυρούς και ραδιοασθενείς δεν είναι απόλυτη, και έχει να κάνει με το αν η λαμπρότητα του ΕΓΠ στα ραδιοκύματα είναι συγκρίσιμη με τη λαμπρότητά του στο ορατό. ΕΓΠ των οποίων η λαμπρότητα στα ραδιοκύματα είναι 3-4 τάξεις μεγέθους από τη λαμπρότητα στο ορατό κατατάσσονται ως ραδιοασθενείς, διαφορετικά θεωρούνται ραδιοϊσχυροί. Ένα ποσοστό 10-15% των ΕΓΠ είναι ραδιοϊσχυροί.

Φάσμα

Μία από τις πρώτες ενδείξεις για την μη αστρική προέλευση των φαινομένων που σχετίζονται με τους ΕΓΠ προήλθε από τα τυπικά φάσματα αυτών. Σε αντίθεση με τα φάσματα των «φυσιολογικών» γαλαξιών, τα φάσματα των ΕΓΠ είναι συνεχή, μη θερμικής προέλευσης, και σε ορισμένες περιπτώσεις εκτείνονται και επτά τάξεις μεγέθους συχνοτήτων. Επιπροσθέτως, τα φάσματα των ΕΓΠ παρουσιάζουν, σε αρκετές περιπτώσεις, έντονες γραμμές εκπομπής.
Σύμφωνα με το μοντέλο των λεπτών δίσκων προσαύξησης, το αναμενόμενο φάσμα ενός ΕΓΠ θα πρέπει να κορυφώνεται στα μπλε-υπεριώδη μήκη κύματος (το λεγόμενο Big Blue Bump). Παρ' όλα αυτά, τα τυπικά φάσματα ιδιαίτερα των κβάζαρ δείχνουν ότι υπάρχει σημαντική συνεισφορά στα ραδιοφωνικά μήκη κύματος, στο υπέρυθρο, στις ακτίνες-Χ και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμα και στις ακτίνες γ. Αν και δεν υπάρχει ακόμα ικανοποιητική εξήγηση όσον αφορά τις πηγές που προκαλούν την παρατηρούμενη συνεισφορά στις προαναφερθείσες περιοχές του φάσματος, υπάρχουν διάφορα μοντέλα που επιχειρούν να εξηγήσουν τα φάσματα των ΕΓΠ.

Γραμμές εκπομπής

Η πρώτη συστηματική μελέτη των παραμέτρων των περιοχών από τις οποίες προέρχονται λεπτές γραμμές εκπομπής στα αντικείμενα αυτά έγινε από τον Woltjer το 1959. Στη σχετική του δημοσίευση, ο Woltjer χρησιμοποίησε τα δεδομένα για τις απαγορευμένες γραμμές [SΙΙ] και [OΙΙΙ] σε γαλαξίες Σίφερτ και υπολόγισε ότι η αριθμητική πυκνότητα ηλεκτρονίων και η θερμοκρασία στις περιοχές από τις οποίες προέρχονται τα δεδομένα είναι ≈ 10⁴ cm⁻³ και ≈ 20,000 Κ αντίστοιχα. Κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι η φυσική διάμετρος των περιοχών από όπου προέρχονται οι γραμμές εκπομπής στους γαλαξίες που μελέτησε είναι της τάξης των 100 pc ή λιγότερο.
Στην ίδια δημοσίευση, ο Woltjer πρότεινε ότι οι φαρδιές γραμμές εκπομπής που παρατηρούνται στους γαλαξίες τύπου Σίφερτ προέρχονται από μία διαφορετική περιοχή, στην οποία [βαρυτικά] δέσμιο αέριο περιστρέφεται με μεγάλες ταχύτητες (η περιστροφική κίνηση προκαλεί διαπλάτυνση μίας γραμμής εκπομπής λόγω του φαινομένου Ντόπλερ).

Η κεντρική μηχανή

Σε γενικές γραμμές, ο μηχανισμός παραγωγής ενέργειας στους ΕΓΠ πιστεύεται πλέον ότι οφείλεται στην απελευθέρωση βαρυτικής ενέργειας από υλικό που περιστρέφεται γύρω από μία υπέρμαζη μελανή οπή και σχηματίζει έναν δίσκο προσαύξηση. Το υλικό αυτό στροβιλίζεται ταχύτατα προς το κέντρο μιας υπέρμαζης μελανής οπής (μάζας 10⁶-10¹⁰ ηλιακών μαζών) λόγω κάποιου μηχανισμού που αποσπά στροφορμή από αυτό (ο ακριβής φύση του οποίου δεν είναι ακόμα πλήρως γνωστή). Η διαδικασία αυτή θερμαίνει σταδιακά το δίσκο όσο πλησιάζουμε προς το κέντρο, με αποτέλεσμα εκείνος να ακτινοβολεί.
Το παραπάνω μοντέλο έχει υποστηριχθεί από τα τέλη του 60' και αποτελεί το λεγόμενo καθιερωμένο μοντέλο των ΕΓΠ.

Δίσκος προσαύξησης

Οι δίσκοι προσαύξησης είναι ιδιαίτερα δημοφιλή μοντέλα στην αστροφυσική υψηλών ενεργειών, αν και οι λεπτομέρειες της ακριβούς δομής και των τοπικών δυναμικών φαινομένων που λαμβάνουν χώρα σε αυτούς δεν μας είναι γνωστές. Οι δίσκοι προσαύξησης χρησιμοποιούνται συνήθως για να μοντελοποιήσουν υλικό (π.χ. σκόνη και αέριο) που εκτελεί διαφορική περιστροφή γύρω από ένα κεντρικό αντικείμενο μεγάλης μάζας, όπως ένας πρωτοαστέρας, ένας αστέρας νετρονίων ή μία μαύρη τρύπα.

Στατιστικές μελέτες

Στην προσπάθεια διερεύνησης των θεμελιωδών φυσικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στους ΕΓΠ έχουν διεξαχθεί διάφορες στατιστικές έρευνες με σκοπό την αναζήτηση συσχετισμών μεταξύ μετρούμενων ποσοτήτων. Οι κυριότερες παράμετροι που χρησιμοποιούνται σε τέτοιες μελέτες είναι οι λαμπρότητες των ΕΓΠ σε διάφορα μήκη κύματος (π.χ. ραδιοφωνικά μήκη κύματος, μέσο υπέρυθρο, οπτικά μήκη κύματος, μαλακές ακτίνες-Χ κτλ.) και οι μάζες των μαύρων τρυπών που πιστεύεται ότι βρίσκονται πίσω από τα εξωτικά φαινόμενα που παρατηρούνται στους ΕΓΠ.

Ενοποίηση των ΕΓΠ

Σύμφωνα με το ενοποιημένο σενάριο, οι Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες είναι βασικά όμοια αντικείμενα, παρατηρούμενα υπό διαφορετική γωνία ως προς τον άξονα συμμετρίας τους, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Οι δύο μεγάλες κατηγορίες των ραδιοισχυρών και ραδιοασθενών διαφοροποιούνται. Οι διαφορές ως προς την ευθυγράμμιση της οπτικής ακτίνας με τον άξονα συμμετρίας έχουν να κάνουν με τη γεωμετρία του αντικειμένου.

Ραδιοασθενής ενοποίηση

Σε χαμηλές φωτεινότητες, τα αντικείμενα για να ενοποιηθούν είναι γαλαξίες Seyfert. Τα ενοποιημένα μοντέλα προτείνουν ότι στους γαλαξίες Σιφερτ τύπου 1 ο παρατηρητής έχει άμεση θέα του ενεργού πυρήνα. Στους Σίφερτ τύπου 2 παρατηρείται μέσω μιας δομής που προκαλεί συσκότιση και εμποδίζει την άμεση θέα του οπτικού συνεχούς, τη περιοχής ευρείων γραμμών ή (μαλακή) εκπομπή ακτίνων-Χ. Η βασική αντίληψη των μοντέλων προσαύξησης που εξαρτώνται από τον προσανατολισμό  είναι ότι οι δύο τύποι αντικειμένων μπορεί να είναι οι ίδιοι, αν παρατηρηθούν σε ορισμένες γωνίες θέασης. Η τυπική εικόνα είναι ένα τοροειδές του επισκιάζει το υλικό που περιβάλλει το δίσκο προσαύξησης. Πρέπει να είναι αρκετά μεγάλο για να σκιάσει την περιοχή ευρείων γραμμών, αλλά όχι αρκετά μεγάλη για να συσκοτίσει τη περιοχή των στενών γραμμών, η οποία παρατηρείται και στα δύο είδη αντικειμένων. Οι Σίφερτ τύπου 2 φαίνονται μέσα από το τοροειδές. Έξω από το τοροειδές υπάρχει υλικό που μπορεί να διασκορπίσει μερικές από τις πυρηνικές εκπομπές στη γραμμή όρασης, που μας επιτρέπει να δούμε κάποια οπτικό και ακτίνων Χ συνεχές και, σε ορισμένες περιπτώσεις, τις ευρείες γραμμές εκπομπής - οι οποίες είναι έντονα πολωμένες, που δείχνουν ότι έχουν διεσκορπιστεί και αποδεικνύοντας ότι μερικοί Σίφερτ τύπου 2 πραγματικά περιέχουν κρυφούς Σίφερτ τύπου 1. Υπέρυθρες παρατηρήσεις των πυρήνων των Seyfert 2s υποστηρίζουν επίσης αυτή την εικόνα.

Ραδιοϊσχυρή ενοποίηση

Στα ραδιοϊσχυρά αντικείμενα, όταν η οπτική ακτίνα ευθυγραμμίζεται με τον πίδακα, μιλάμε για Blazar, ενώ όταν είναι σχεδόν κάθετη με τον πίδακα παρατηρούμε απλώς έναν ραδιογαλαξία. Αυτό συμβαίνει επειδή κατά κανόνα ένας τόρος υλικού περιβάλλει τη μαύρη τρύπα και μαζί με αυτήν το περιβάλλον όπου εκλύεται μεγάλη ποσότητα μη θερμικής ακτινοβολίας κοντά στη μαύρη τρύπα. Σε ενδιάμεσες γωνίες, το αντικείμενο κατηγοριοποιείται ως Κβάζαρ, καθώς η ενεργή περιοχή στο κέντρο του Γαλαξιακού Πυρήνα δεν αποκρύπτεται από τον τόρο.