Προσομοιώσεις των χρονικών καθυστερήσεων UV και οπτικής ακτινοβολίας σε AGN

Μια ομάδα αστρονόμων, συμπεριλαμβανομένου του Δρ. Ιωσήφ Παπαδάκη καθηγητή του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης και συνεργαζόμενου μέλους ΔΕΠ στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής εξήγησε πρόσφατα τις συσχετισμένες μεταβολές σε οπτικά  και υπεριώδη (UV) μήκη κύματος  που παρατηρούνται στους Ενεργούς Γαλαξιακούς Πυρήνες (Active Galactic Nuclei: AGN).

Περίπου το 10 τοις εκατό των κοντινών γαλαξιών φιλοξενούν ενεργούς πυρήνες, οι οποίοι εκπέμπουν τεράστια ποσότητα φωτός (συχνά ισοδύναμη με το φως ολόκληρου του γαλαξία) από περιοχές που δεν είναι πολύ μεγαλύτερες από το ηλιακό μας σύστημα. Τα AGN είναι τα λαμπρότερα αντικείμενα στο Σύμπαν. Πιστεύουμε ότι η τεράστια λαμπρότητά τους τροφοδοτείται από τη συσσώρευση αερίου σε υπερμεγέθεις μελανές οπές που βρίσκονται στο κέντρο τους (μελανές οπές των οποίων η μάζα είναι εκατομμύρια έως δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου μας). Το αέριο σχηματίζει έναν δίσκο, ο οποίος είναι πολύ μικρού μεγέθους και είναι πρακτικά αδύνατο να παρατηρηθεί η δομή του από κανένα τηλεσκόπιο στη Γη. Ως εκ τούτου, είμαστε αναγκασμένοι να ελέγξουμε τη θεωρία μας με άλλα μέσα, όπως οι μεταβολές στο φως που εκπέμπει στο οπτικό και στο υπεριώδες (UV). 

Μέχρι στιγμής, τα αποτελέσματα φάνηκε να υποδηλώνουν ότι οι δίσκοι πρέπει να είναι σημαντικά μεγαλύτεροι από αυτό που προβλέπει η θεωρία. Αυτή η ασυμφωνία ήταν ένα από τα πιο σοβαρά προβλήματα σχετικά με την κατανόηση του μηχανισμού ακτινοβολίας στο AGN.

Πρόσφατα όμως, ο καθηγητής Παπαδάκης και οι συνεργάτες του μελέτησαν την απόκριση του δίσκου προσαύξησης στην περίπτωση που φωτίζεται από μια έντονη πηγή ακτίνων Χ, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα φαινόμενα της γενικής και ειδικής θεωρίας της σχετικότητας, καθώς και λεπτομέρειες  της ατομικής φυσικής που καθορίζουν την ποσότητα των ακτίνων Χ που θα απορροφήσει ο δίσκος. Αναλύοντας τις αναμενόμενες διακυμάνσεις φωτεινότητας ανάμεσα  στο οπτικό και στο UV και ειδικά τις καθυστερήσεις που παρουσιάζει το ένα με το άλλο, έδειξαν ότι σε αντίθεση με τους προηγούμενους ισχυρισμούς, οι παρατηρήσεις είναι πλήρως συνεπείς με τα τυπικά μοντέλα δίσκων προσαύξησης. Εκτός από την νέα εξήγηση για τις προφανείς αποκλίσεις μεταξύ των παρατηρήσεων και των θεωρητικών μοντέλων, τα αποτελέσματα της εργασίας έχουν επίσης σημαντικές επιπτώσεις σχετικά με την κατανόηση των φυσικών μηχανισμών όπως η περιστροφή των υπερμεγέθων μελανών οπών καθώς και η γεωμετρία μεταξύ της πηγής των ακτίνων Χ και της δίσκου προσαύξησης  σε αυτά τα αινιγματικά συστήματα.

Άρθρο: “Modelling the UV/optical continuum time-lags in AGN”, Kammoun E., Papadakis I. E., & Dovciak, M.,  2021, MNRAS, 503, 4163 – Οκτώβριος 2021