Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες

photo agn

Στις κεντρικές περιοχές (στον “πυρήνα”) ορισμένων γαλαξιών παρατηρούνται φαινόμενα που δεν μπορούν να εξηγηθούν με τις συνηθισμένες αστρικές διεργασίες. Αυτές τις περιοχές ονομάζουμε “ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες” (ΕΓΠ). Σήμερα πιστεύουμε ότι στα κέντρα όλων των γαλαξιών (ακόμα και του δικού μας) υπάρχουν μελανές οπές που είναι εκατομμύρια και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες (σε μάζα) από τον Ήλιο. Αν σε αυτές προσπίπτει αρκετή ποσότητα μεσοαστρικής ύλης του γαλαξία, τότε απελευθερώνονται μεγάλα ποσά ενέργειας και λέμε ότι ο γαλαξίας απέκτησε ένα “ενεργό πυρήνα”. Οι ΕΓΠ εκπέμπουν μεγάλα ποσά ενέργειας σε όλες τις συχνότητες του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, από τα ραδιοφωνικά μήκη κύματος, έως και τις ακτίνες Χ και γ. Ορισμένες φορές, η εκπεμπόμενη ισχύς από έναν ενεργό πυρήνα (με διαστάσεις όχι μεγαλύτερες από εκείνη του Ηλιακού μας συστήματος) είναι μεγαλύτερη από την ισχύ που εκπέμπουν όλα τα δισεκατομμύρια αστέρια του γαλαξία μαζί. Επίσης, σε ποσοστό περίπου 10%, οι ΕΓΠ εμφανίζουν πίδακες ύλης, στους οποίους τα σωματίδια κινούνται με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός.

Η μελέτη του φάσματος εκπομπής των ΕΓΠ, μας βοηθάει να κατανοήσουμε τις φυσικές διεργασίες πολύ κοντά σε μία μαύρη τρύπα, και την κατάσταση της ύλης όταν βρίσκεται σε αυτό το “εξωτικό” περιβάλλον. Επιπροσθέτως, λόγω της μεγάλης φωτεινότητάς τους, οι ΕΓΠ μπορούν να ανιχνευθούν σε μεγάλες αποστάσεις. Σήμερα, έχουμε παρατηρήσει ΕΓΠ για τους οποίους η μετατόπιση προς το ερυθρό είναι ίση, ή και μεγαλύτερη, του 6, όταν η “ηλικία” του Σύμπαντος ήταν μόλις 1 δισεκατομμύριο χρόνια (δηλαδή, περίπου 14 φορές μικρότερη από τη σημερινή). Η παρατήρηση μεγάλου αριθμού ΕΓΠ, σε εκτεταμένες περιοχές του ουράνιου θόλου, που έχουν διαφορετικές μετατοπίσεις στο ερυθρό, μας δίνει τη δυνατότητα να μελετήσουμε τη γέννηση και το ρυθμό αύξησης της μάζας των υπερμαζικών μελανών οπών στο κέντρο των γαλαξιών, καθώς και τη συσχέτιση της εξέλιξης αυτών των αντικειμένων με εκείνη των γαλαξιών που τους φιλοξενούν.

Η μελέτη των ΕΓΠ αποτελεί σημαντικό άξονα της ερευνητικής δουλειάς της ομάδας. Πιο συγκεκριμένα, τα μέλη της ομάδας:

  • Μελετούν το φάσμα εκπομπής καθώς και τις χρονομεταβολές στη ροή ακτινοβολίας και στη μορφή του φάσματος των ΕΓΠ.
  • Μελετούν τις εκροές ιονισμένης ύλης που παρατηρούνται στο υπεριώδες τμήμα του φάσματος αυτών των αντικειμένων, καθώς και στην ακτινοβολία ακτίνων Χ.
  • Πραγματοποιούν δημογραφικές μελέτες του πληθυσμού των ΕΓΠ στο κοντινό, αλλά και το απώτερο Διάστημα.

 

Για τις παραπάνω μελέτες, τα μέλη της ομάδας χρησιμοποιούν παρατηρήσεις από τα Διαστημικά τηλεσκόπια Chandra X-ray ObservatoryXMM-Newton και Rossi X-ray Timing Explorer (στις ακτίνες-Χ), Spitzer Space Telescope (στα υπέρυθρα μήκη κύματος), Hubble Space Telescope (στο οπτικό και υπεριώδες τμήμα του φάσματος), FUSE (στα υπεριώδη μήκη κύματος).  Επίσης, χρησιμοποιούμε δεδομένα από το Αστεροσκοπείο του Σκίνακα, και άλλα επίγεια οπτικά και υπέρυθρα τηλεσκόπια.

Εκτός από την παρατηρησιακή έρευνα, μέλη της ομάδας μελετούν την αλληλεπίδραση των υπερμαζικών μελανών οπών και του αερίου που προσπίπτει σ' αυτές, αλλά και των δυνατών φυσικών διεργασιών σε αυτές τις συνθήκες. Η μελέτη αυτή πραγματοποιείται με την ανάπτυξη θεωρητικών μοντέλων για την εξήγηση της μεταβλητότητας που παρατηρείται στην εκπομπή ακτινοβολίας από τους ΕΓΠ σε διάφορα μήκη κύματος, την πρόβλεψη του βαθμού ιονισμού του πλάσματος στις κεντρικές περιοχές, κοντά στη μελανή οπή των ΕΓΠ, καθώς και την κατανόηση της δομής των δίσκων προσαύξησης μάζας που πιστεύουμε ότι δημιουργούνται σε αυτά τα αντικείμενα.

Πρόσφατες ενδεικτικές δημοσιεύσεις:

  • D. Blinov, V. Pavlidou, I. Papadakis, I. et al. "RoboPol: connection between optical polarization plane rotations and gamma-ray flares in blazars” 2018, MNRAS, 474, 1296
  • L. Ciesla, V.  Charmandaris, A.  Georgakakis, et al. "Constraining the properties of AGN host galaxies with spectral energy distribution modelling", 2015, A&A, 756, 10
  • Ι.Ε. Papadakis, W. Brinkmann, M. Gliozzi, C. Raeth, F. Nicastro, M.L. Conciatore, “XMM-Newton long-look observation of the narrow line Seyfert 1 galaxy PKS 0558-504. I. Spectral analysis”, 2010, A&A, 510, 65
  • E. Vardoulaki, V. Charmandaris, E. J. Murphy, et al., "Radio Continuum Properties of Luminous Infrared Galaxies: Identifying the presence of an AGN in the radio", 2015, A&A, 574, A4O.
  • González-Martín, et al., "An X-ray view of 82 LINERs with Chandra and XMM-Newton data", 2009, A&A 506, 1107
  • I.E. Papadakis, M. Sobolewska, P. Arevalo, A. Markowitz, I.M. McHardy, L. Miller, J.N. Reeves, T.J. Turner, “A correlation between the spectral and timing properties of AGN”, 2009, A&A, 494, 905
  • Y. Wu ,V. Charmandaris, J. Huang, L. Spinoglio, S. Tommasin, "Spitzer/IRS 5-35micron Low-Resolution Spectroscopy of the 12micron Seyfert Sample", 2009, ApJ, 701, 658