Astronomiczny Obiekt Miesiąca: Listopad 2021
< poprzedni Archiwum następny >
Linia zjonizowanego żelaza w radiogalaktyce CGCG 292–057
Aktywne jądra galaktyczne to
supermasywne czarne dziury
znajdujące się w centrach dużych i masywnych galaktyk, ściągające na siebie w szybkim tempie
okoliczną materię. Jednak galaktyki można podzielić na trzy główne typy: spiralne, eliptyczne i
nieregularne. Gdy galaktyka eliptyczna wczesnego typu albo galaktyka spiralna lub
nieregularna późnego typu złączą się ze sobą, rezultatem może galaktyka w kształcie litery X,
jasnym i wyraźnym na falach radiowych.
Na ilustracji: Galaktyka CGCG 292−057 – obraz
rentgenowski z teleskopu Chandra (instrument ACIS-S) z nałożonymi konturami radiowymi. Dane radiowe
zarejestrowano na częstotliwości 606 MHz z wykorzystaniem
sieci interferometrycznej GMRT.
Białe kontury obrazują zewnętrzną strukturę źródła radiowego, fioletowe odwzorowują jego wewnętrzną strukturę radiową.
Na obrazie z Teleskopu Chandra widzimy zliczenia z zakresu energii 0,5 do 7,0 keV, wygładzone funkcją
Gaussa z promieniem 3 pikseli. Źródło: Publikacja Zespołu.
W centrum CGCG 292-057 można zaobserwować zjonizowane atomy. W jej aktywnym jądrze występują linie
emisyjne typowe dla atomów takich jak O+, N+, S+. To tak zwany obszar jądrowych linii emisyjnych o
niskiej jonizacji (ang. Low-Ionization emission line-region,
LINER). Z kolei na obserwowaną morfologię CGCG292-057 składa się wiele składników o różnych
rozmiarach. Galaktyka ma zewnętrzne płaty radiowe sięgające w kosmos nawet na około 230 kpc oraz
wewnętrzne płaty o rozmiarach dochodzących do 20 kpc. Wiemy też, że aktywne galaktyki posiadają dwa
przeciwległe dżety emanujące z ich silnika centralnego, czyli supermasywnej czarnej dziury, i liczące
nawet do kilku milionów lat. Zjawisko aktywności ma jednak z natury charakter przerywany. W przypadku
CGCG 292−057 możemy być świadkami występowania wszystkich tych procesów, uwidaczniających się w złożonej
morfologii dżetów radiowych i płatów, a także galaktyki macierzystej.
Ze względu na obecność tych osobliwych cech galaktyki astronomowie z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie opublikowali szczegółową analizę ogólnych właściwości spektralnych aktywnego jądra CGCG 292−057, porównując je przy tym z innymi pobliskimi LINERami badanymi na falach rentgenowskich. Było to możliwe dzięki danym zebranym przez obserwatorium rentgenowskie Chandra i wykorzystaniu bezprecedensowego połączenia doskonałej rozdzielczości kątowej i wysokiej czułości instrumentu o nazwie Advanced Chandra Imaging Spectrometer.
Na ilustracji: Obraz z instrumentu Chandra ACIS-S,
zliczenia dla energii z zakresu 0,5-7 keV. Galaktyka macierzysta CGCG 292−057 z nałożonymi konturami
wewnętrznej struktury radiowej na częstotliwości 606 MHz. Dane radiowe zebrano z udziałem
sieci GMRT. Źródło: Publikacja Zespołu.
Dla aktywnego jądra galaktyki zarejestrowano łącznie 393 zliczeń w zakresie 0,5-7,0 keV w promieniu 2,5 sekundy łuku. Otacza je obszar emisji rozproszonej o niskiej jasności powierzchniowej. Dokładnie przestudiowano Funkcję rozrzutu punktowego Chandry i profil jasności powierzchni. Dzięki temu udało się znaleźć dowody na obecność nadwyżki składowej emisji promieniowania rentgenowskiego na odległościach kiloparsekowych od jądra galaktyki, która została określona ilościowo testem Kołmogorowa- Smirnowa. Zatem występuje nadwyżka emisji pojawiająca się w odległości około 5 kiloparseków od centrum badanego obiektu, a jej temperatura wynosi 0,8 keV. Wynika to z kompresji i ogrzewania frakcji rozproszonego ośrodka międzygwiazdowego, nagrzewanego poprzez ekspansję niewielkich dżetów emitujących promieniowanie na falach radiowych.
W widmie rentgenowskim jądra CGCG 292-057 w zakresie 0,5-7 keV wyraźnie uwidacznia się linia zjonizowanego żelaza. Odpowiada jej energia bliska 6,7 keV. Nie ma natomiast neutralnego odpowiednika linii żelaza w energii 6,4 keV. Widmo to zbadano z wykorzystaniem modelowania komputerowego, zakładając różne modele emisji. Ostatecznie zespół doszedł do wniosku, że próba dopasowania prostego widma potęgowego lub termicznego musi skutkować uzyskaniem w danym modelu niefizycznych wartości indeksów energetycznych fotonów, lub – z drugiej strony – bardzo wysokich i nieograniczonych temperatur plazmy. Najlepsze dopasowanie uzyskuje się z kolei przy założeniu modelu fenomenologicznego, na który składa się stosunkowo strome widmo o nachyleniu ~1,8. Kontinuum emisji rentgenowskiej zostaje w nim pochłonięte przez stosunkowo dużą ilość zimnego materiału, z atomami wodoru (rzędu 1023 cm-2) częściowo rozproszonymi przez obłok zjonizowanego gazu. Jasność emisji rentgenowskiej kontinuum jądra galaktyki jest w tym modelu rzędu 1041erg s-1. Zjonizowany materiał gazowy znajduje się w odległości około 0,02 lat świetlnych od rejonu szerokopasmowej emisji źródła. Widmo ma obserwowaną szerokość równoważną linii Fe XXV Kα, która jest rzędu 0,3 keV.
W omawianej pracy ogólne cechy widmowe jądra galaktyki CGCG 292-057 porównano też z cechami widm innych pobliskich galaktyk typu LINER badanych w zakresie rentgenowskim. Autorzy zwracają uwagę na to, że CGCG 292-057 wydaje się „niedoświetlona” w zakresie fal rentgenowskich ze względu na jasność swojego dysku bolometrycznego, a jednocześnie jest zbyt jasna w zakresie radiowym, a dokładniej na płaszczyźnie jasność radiowa – tempo akrecji. Warto dodać, że w klasyfikacji CGCG 292−057 znajduje się niemal dokładnie między populacjami Seyferts+LINER. Mogą to być również galaktyki dyskowe i radiogalaktyki, które zazwyczaj mają budowę eliptyczną.
Oryginalna publikacja: K. Balasubramaniam, Ł. Stawarz, V. Marchenko, M. Sobolewska, C. C. Cheung, R. Thimmappa, and E.Kosmaczewski, Chandra View of the LINER-type Nucleus in the Radio-Loud Galaxy CGCG 292057: Ionized Iron Line and Jet-ISM Interactions, 2020, The Astrophysical Journal, 905, 148.
Przedstawione wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Astrofizyki Wysokich Energii Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. W badaniach wykorzystano dane pozyskane z Archiwum Danych Chandra. Praca została częściowo sfinansowana w ramach grantu NCN 2016/22/E/ST9/00061.
Karthik Balasubramaniam Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego K.Balasubramaniam [at] oa.uj.edu.pl |
|