[AstronomiaOdKuchni #2] Galaktyki z warpem, dżetami i reszta galaktycznego Zoo

Galaktyki występują w przeróżnych formach. Nauczyliśmy się dzielić je w ogólności na spiralne, eliptyczne i nieregularne, ale pośród nich istnieje jeszcze wiele dodatkowych urozmaiceń. Wybrałem parę najciekawszych fenomenów występujących w galaktykach z chęcią podzielenia się nimi z Wami. Zapraszam!



Galaktyka spiralna NGC 4565 widziana z boku. Źródło: APOD


1. Galaktyki z warpem

Wszyscy widzieliśmy piękne zdjęcia z Hubble'a. Galaktyki spiralne, wyglądające jak kosmiczne wiatraczki, przedstawiane są na nich jak kolorowe naleśniki: jasne w centrum, ciemniejsze po brzegach i, przede wszystkim, płaskie. Jakby spojrzeć na nie z boku, spodziewalibyśmy się widzieć prostą linię. Tak też czasem bywa, czego przykładem jest NGC 4565 (na zdjęciu powyżej). Odstępstwem od takich płaskich galaktyk są te, które posiadają tak zwany warp (czyli "skręcenie"). Obserwujemy, że lewa końcówka dysku galaktyki jest wywinięta w górę, a prawa końcówka jest odgięta w dół. Rzecz jasna prawo, lewo, góra i dół do tylko nazwy umowne ;). Spójrzcie na piękne przykłady galaktyki z warpem:




Galaktyka NGC 5907. Źródło: APOD



Galaktyki NGC 3190 (z lewej) i NGC 3193 (z prawej). Źródło: Wikipedia.


Warp, czyli skręcenie, nie ma obecnie jednoznacznego wyjaśnienia. Mówi się o zderzeniu galaktyki, o dynamice dysku, a nawet o oddziaływaniu dysku z orbitującymi wokoło galaktykami karłowatymi. Badania z 2006 roku wskazują, że to ostatnie jest powodem występowania warpu w naszej galaktyce. Tak jest, Droga Mleczna też jest galaktyką spiralną z warpem. Mało tego: Andromeda ma tak samo.



Galaktyka NGC 3697. Źródło: David Darling



Galaktyka ESO-510-G13. Źródło: Wikipedia.


2. Galaktyki z dżetami

Część galaktyk, zwanych radiogalaktykami, wykazuje potężną aktywność inicjowaną w ich centrum. Aktywność przejawia się w postaci rozległych strug materii i światła, które są wystrzeliwane prostopadle do dysku galaktyki. Te strugi, zwane też dżetami, mogą osiągać rozmiary megaparseków. Czy to dużo? Jeden megaparsek to 3.26 miliona lat świetlnych. Dla porównania, Droga Mleczna ma jakieś 150 tysięcy lat świetlnych średnicy. Wychodzi z tego, że taki dżet to nawet dwadzieścia galaktyk Droga Mleczna ułożonych w jednej linii. Rekordowe dżety zostały zaobserwowane przez radioastronomów z Krakowa. Radiogalaktyka J1420-0545 ma strugi rozległe na 14.4 miliona lat świetlnych, co jest podobne do 100 Dróg Mlecznych ułożonych w jednej linii. Jak wyglądają takie dżety? Poniżej przykłady z galaktyką Herkules A i Cygnus A.



Radiogalaktyka Herkules A. Źródło: www.space.com



Radiogalaktyka Cygnus A. Źródło: earthzine.org


Nie wiemy dokładnie, jak powstają dżety. Mamy za to kilka pomysłów, a wszystkie opierają się na potężnym polu magnetycznym w samym środku galaktyki. W grę wchodzą czarne dziury, dyski akrecyjne, gorące obłoki wodorowe, torusy pyłowe i całe mnóstwo innych przyjemności. Nie jesteśmy jednak tak całkiem w lesie. Najnowsze zdjęcia potwierdzają teorie budowane od lat. Poniżej foto galaktyki NGC 4261, w której widzimy dżety rozchodzące się ze środkowego regionu galaktyki z obiektem centralnym okalanym przez pyłową "oponkę".




Źródło: Wikipedia.


Produkcja dżetów trwa tylko przez jakiś czas. Obserwujemy takie galaktyki, od których oddalone są stare dżety, a z centrum galaktyki zaczynają wyrastać młode, jaśniejsze strugi. Przykład: radiogalaktyka B1545-321. Młode dżety nie muszą być wystrzeliwane w tym samym kierunku co niegdyś stare: jeśli galaktyka macierzysta zderzy się z inną galaktyką, a siedzące w ich środkach czarne dziury zleją się w nowy obiekt, to ta nowa struktura będzie zwrócona w innym kierunku. Dżety wystrzelone z tego nowego tworu będą leciały w inną stronę, a złożenie starych i młodych dżetów będzie przypominało literę X. Tak też te obiekty nazywamy: Radiogalaktykami X-Kształtnymi.




Mapa konturowa radiogalaktyki B1545-321. Widać stare, rozległe pozostałości po dżetach oraz młode, dopiero formujące się dżety. Źródło: www.narrabri.atnf.csiro.au




Mapa konturowa radiogalaktyki J1328+2752. Nowe dżety zostały wystrzelone pod innym kątem, niż stare. Źródło: Nandi et.al 2017 [pdf]


3. Bąble Fermiego

Niektóre galaktyki są "troszkę aktywne". Tak jakby chciały strzelić dżetem, ale nie mogą. Wyobraźcie sobie, że do supermasywnej czarnej dziury, która siedzi w centrum galaktyki, zbliża się gwiazda lub obłok materii. Czarna dziura zjada część materii, a pozostałą ilość przyspiesza rozrzucając ją dookoła. Ponieważ jednak wszystko w okolicy czarnej dziury otoczone jest przez "oponkę" pyłów i gazów, wyrzucana materia jest kierowana wyłącznie w górę i w dół dysku galaktyki. Taka materia jest rozsiewana dość powoli i narasta jak dwa bąble, symetrycznie po obydwu stronach dysku galaktycznego. Te bańki nazywają się bąblami Fermiego i zostały zaobserwowane po raz pierwszy w... naszej Drodze Mlecznej. Nazwa bąbli pochodzi od satelity Fermi, który bada promieniowanie wysokoenergetyczne w galaktyce. Podejrzewa się, że bąble Fermiego są popularne w galaktykach Seyferta, czyli takich galaktykach spiralnych, które są właśnie "troszkę aktywne".




Obraz naszej Galaktyki widziany przez satelitę Fermi. Bąble gorącego gazu są wyraźnie widoczne nad i pod płaszczyzną Drogi Mlecznej. Źródło: NASA




Obrazek poglądowy Bąbli Fermiego. Źródło: Wikipedia


4. Ramiona spiralne

OK, wiemy że są. Ale skąd się wzięły? Badania wskazują, że dyski materii mają tendencję do produkowania czegoś, co nazywamy falami gęstości. Nie jest to żaden wydumany fenomen, ale coś faktycznie obserwowanego. Działa to tak, że materia w dysku kręci się w pewnym kierunku i natrafiając na obszar gęstszy kumuluje się i spowalnia. Tak wymuszana jest produkcja gwiazd, jest gęściej, jaśniej i stąd obszary są lepiej widoczne na zdjęciach. Materia przepływa przez obszar gęstości i przyspiesza będąc przyciągana przez kolejny obszar gęstości... i tak dalej. Można sobie wyobrazić, że ramiona spiralne to coś jak korki na autostradzie. Analogia jest dość trafna. Zobaczcie jak taki niestacjonarny korek przesuwa się względem samochodów:



W galaktykach spiralnych jest dokładnie tak samo. Z punktu widzenia gwiazd, ramiona spiralne poruszają się w kierunku przeciwnym do kręcenia się dysku galaktyki. Nieźle, nie?

5. Pole magnetyczne w galaktykach

Galaktyki posiadają własne pole magnetyczne, które mierzymy radioteleskopami. Co jest źródłem pola magnetycznego galaktyk? Ponownie, jeszcze tego nie wiemy. Wiemy za to, że pole magnetyczne jest uzupełniane, na przykład przez wybuchy supernowych. Pole magnetyczne jest dość ciekawym fenomenem w galaktykach, bo możemy obserwować jego spójną polaryzację: inną w ramionach spiralnych, inną poza ramionami. Możemy obserwować też mosty magnetyczne między oddziałującymi ze sobą galaktykami.




Obserwacje pola magnetycznego w galaktyce pierścieniowej NGC 4736. Źródło: Chyży i Buta 2008


Najlepszym laboratorium do pomiarów pola magnetycznego są sygnały z pulsarów, które są kształtowane przez pole magnetyczne Drogi Mlecznej oraz otoczenia Słońca. Żeby wszystkie teorie działały, potrzebujemy jakiegoś pierwotnego pola magnetycznego we wczesnym Wszechświecie. Tu jednak wkraczamy w kosmologię i mamy więcej domysłów niż pomiarów W tym momencie najlepiej będzie się zatrzymać.


Garść linków:

- [AstronomiaOdKuchni #1] Odwiedziny NEO

- [AstroNotka #1] Trwa rozbłysk prawdopodobnej hipernowej

- Mój wpis przywitaniowy na Steem


Pozdrawiam,
Bartek



Ten artykuł został również opublikowany na moim Mikroblogu.