Nuclei galattici attivi - A.G.N. Sono oggetti nei quali la produzione energetica avviene spesse volte a spese di un buco nero supermassiccio centrale che si nutre del gas che gli cade dentro dal nucleo della galassia madre o di galassie vicine interagenti. La storia degli AGN inizia negli anni '40, quando uno studente presso l'Osservatorio di Monte Wilson da 2,5 metri Carl Seyfert, scoprì delle spirali con un nucleo di aspetto stellare ricco di stelle molto giovani e calde e caratterizzato da attività esplosiva. Negli anni '50 e '60 si scoprirono galassie ellittiche aventi dei nuclei brillanti e variabili e fortemente radioemittenti. Nel 1968 si scoprì, inoltre, che un oggetto ritenuto una stella variabile, BL Lacertae, presentava delle chiare analogie con Quasar, Radiogalassie e Galassie di Seyfert. Attualmente si pensa che tutti questi oggetti abbiano la stessa natura e che la loro diversa variabilità da Terra dipenda per lo più dall'orientamento del disco di accrescimento e dai getti fortemente collimati rispetto all'osservatore. Tali getti sono prodotti dal gas in caduta che si dispone a costituire dei giganteschi vortici uscenti dai poli dell'asse di rotazione del disco.
Fanno parte della categoria degli A.G.N.: Le Galassie di Seyfert Prendono il nome
dello scienziato che le ha scoperte già nel 1943. Sono in genere galassie a spirale (Sa e
Sb), con un nucleo brillante di apparenza stellare o semistellare. Lo spettro ottico del
nucleo mostra intense e larghe righe di emissione dovute a righe di ricombinazione di
idrogeno e a transizioni proibite in elementi di vario tipo di ionizzazione, tipicamente:
ossigeno, ferro e azoto. Presentano luminosità nettamente inferiore ai quasar ma hanno
caratteristiche simili ai QSO. Gli spettri dei Quasar sono molto simili a quelli delle
galassie dette di Seyfert Tipo I dal nucleo estremamente attivo. Le galassie di Seyfert I
potrebbero essere anche dei Quasar in una fase evolutiva più avanzata. Le Seyfert di Tipo
II, con nucleo meno attivo, rappresenterebbero una fase evolutiva ancora più tardiva.
Le Radiogalassie Sono galassie
generalmente ellittiche con forte emissione nella banda radio comparabile a quella ottica.
Tali galassie, quindi, oltre ad emettere luce visibile sprigionano anche onde radio
attraverso un meccanismo che trova la sua origine nel movimento a velocità prossime a
quella della luce di elettroni immersi in campi magnetici molto intensi. Tale emissione
viene chiamata radiazione di sincrotone, a causa della somiglianza con quella prodotta
negli acceleratori di particelle. Presentano all'osservazione strutture molto estese di
dimensioni anche dell'ordine di 1.5 Mpc (Mpc: 3,26 milioni di a.l.), nelle quali sono
spesso riscontrabili una coppia di getti, che si dipartono in direzioni opposte rispetto
al nucleo.
Quasar o Oggetti quasi stellari (QSO-Quasi stellar Object) Negli anni '60 si tentò di identificare in luce visibile alcuni oggetti celesti che emettevano onde radio. La Radiosorgente 3C48 (3C sta per III Catalogo di Radiosorgenti dell'Osservatorio di Cambridge) fu identificata con una stellina azzurra di solo magnitudine 16 che, vista la potenza della sorgente, appariva assai debole. Nel 1960 il grande astronomo americano Allan Sandage ottenne uno spettro di 3C48 che presentava delle righe allargate in modo anomalo. Nel 1963 molti astronomi, tra i quali Cyril Hasard, rivolsero i loro strumenti verso la radiosorgente 3C273 mentre era occultata dal bordo del disco lunare e trovarono la posizione esatta della sorgente di microonde. L'occultamento fu necessario perché i radiotelescopi dell'epoca potevano stabilire la posizione di una sorgente senza una precisione totale, con un margine di errore di 5 sec. d'arco. L'astronomo olandese Maarten Schmidt prese uno spettro di un'altra controparte ottica di radiosorgente, la 3C273, una stellina di magnitudine13, che presentava una sostanziale identità con quella di 3C48. Schmidt provò a interpretare le righe spettrali come se esse apparissero allargate a causa di un fortissimo spostamento verso il rosso (Redshift), provocato da un oggetto in rapido moto di allontanamento. La cosa funzionò e le righe così andarono a corrispondere a quelle già note presenti in altri corpi celesti. Il procedimento venne ripetuto per 3C48 e per altre sorgenti simili, per le quali fu coniato il termine Quasi Stellar Radio Source o QSRS, ossia Radiosorgente quasi stellare. I Quasar sono molto luminosi anche nei raggi X. Il Quasar 3C273, uno dei più vicini e dei più luminosi, emette in tale lunghezza d'onda quanto nel visibile e l'emissione è in prevalenza concentrata nel nucleo. Dista dalla Terra 2,1 miliardi di anni luce (e 3C48 a ca.3,5 miliardi a.l.) e fu il primo ad essere riconosciuto come Quasar. La sua luminosità intensa è l'equivalente a quella di 1000 galassie tipo Via Lattea. Con i grandi telescopi si intravede anche un getto di 150 mila anni luce che fuoriesce dal Quasar. Non tutti Quasar emettono onde radio. Anzi la maggior parte degli oggetti di elevatissimo Redshift, di aspetto stellare e che mostrano grandi produzioni di energia, tutti tratti distintivi dei Quasar, è radioquieta. Per questi, quindi, l'acrostico Quasar era fuori luogo. Si è proposto perciò di chiamare tutti i corpi di questo tipo, Radioemittenti o Radioquieti, semplicemente QSO (Quasi Stellar Object o Oggetti Quasi Stellari), oppure accogliendo il suggerimento di Maarten Schmidt, avanzato nel 1970, semplicemente Quasar, senza la "s" finale. Si comprese ben presto che i Quasar tutto potevano essere tranne che delle stelle. Se il loro Redshift era collegato all'espansione dell'Universo, allora essi dovevano essere lontanissimi. Infatti, a un maggiore Redshift, corrispondeva una maggiore velocità di allontanamento (tali oggetti si allontanano anche al 90 % della velocità della luce) e, a questa, per la Legge di Hubble, distanze elevatissime di miliardi di anni luce. Oggi si hanno ben pochi dubbi che un Quasar sia il Nucleo Attivo di una Galassia o AGN (protogalassia), lontanissima. Nel 1929 Edwin Hubble scoprì l'espansione dell'Universo, constatando che tutte le galassie si allontanano da noi con una velocità crescente con la distanza. E' sufficiente conoscere la velocità di recessione di un corpo celeste e il valore di H0 per arrivare alla distanza. [La velocità è uguale al rapporto tra lo spostamento verso il rosso (Redshift), chiamato "z" (ossia, una sorgente luminosa in moto di allontanamento appare arrossata, ovvero la lunghezza d'onda della sua luce aumenta di una quantità, crescente con la velocità, che è facilmente misurabile dagli spettrografi, - effetto Doppler -) e la velocità della luce]. [Il valore di H0, alquanto incerto, è uguale al rapporto tra la velocità di recessione e la distanza della galassia]. Pare che il valore Ho era inesatto di almeno un fattore 5 o 10, ma ancora oggi gruppi diversi di osservatori danno valori di Ho compresi nell'intervallo 50 - 100 Kms-1 Mpc-1. Si è inclini a preferire il valore più basso, ossia 50 Kms-1 Mpc-1, o ancora più basso. Ovvero, una velocità di allontanamento di 50 Kms. Wendy Freedman ha studiato 20 cefeidi variabili nella galassia M100 per poter conoscere con precisione la distanza della galassia e, da quest'ultima, attraverso la legge di Hubble, conoscere H0. Il valore H0 trovato da Freedman risulta essere di 25 Kms per 1 milione di Parsec. Tale dato non è condiviso da molti scienziati, perché fisserebbe l'età dell'Universo non più a 15 miliardi di anni fa, ma a meno di 10 miliardi di anni.
Le galassie Starburst Sono quelle in
cui il tasso di formazione stellare è così intenso e molto superiore alla media (nella
nostra galassia nasce invece circa 1 stella al mese) che non può essere sostenuto lungo
l'arco dell'intero loro tempo di vita.
I Blasar Tali oggetti (da
Blaze: vampata) comprendono classi di "AGN" caratterizzati da un elevato grado
di polarizzazione dello spettro continuo e mostrano variabilità molto rapide, su scale di
tempo generalmente dell'ordine del giorno.
I Liner - "Low Ionization Nuclear Emitting Region": presentano nel loro spettro, oltre alle sigle della "Serie di Balmer", una forte emissione di righe di bassa ionizzazione (righe in emissione di elementi neutri): righe in assorbimento tipiche delle normali galassie Tali oggetti rappresentano la coda di bassa luminosità degli AGN e sono relativamente frequenti nelle galassie dei primi tipi morfologici.
Le
galassie di Markarian:
Galassie
HII:
Galassie
IRAS:
Le galassie attive A cura di : http://www.pd.astro.it/MOSTRA/NEW/A5020ATT.HTMCon il termine
"galassia attiva" si intende una galassia che mostra i segni di un'intensa
attivita' energetica al suo interno, di solito nella regione nucleare. Per questo motivo
si parla spesso anche di "nuclei galattici attivi". Questa attivita' si
manifesta in vari modi, ma produce sempre una grande luminosita'; a seconda del loro
aspetto, dell'energia emessa e del loro spettro, le galassie attive vengono suddivise in
diverse classi. Le piu' importanti sono le galassie di Seyfert, i quasar e le
radiogalassie. Le galassie
attive emettono una luminosita' enorme, cento o mille volte maggiore di una galassia
normale, cosa che non si puo' spiegare con la sola energia emessa dalle stelle che le
compongono. Inoltre, il loro
spettro e' diverso da quello delle galassie normali, sia per quanto riguarda l'intensita'
della luce emessa nelle diverse bande spettrali che per la presenza o assenza di righe. Le
galassie attive sono spesso sorgenti molto intense proprio nelle bande spettrali piu'
"insolite" per una galassia, cioe' la banda radio e la banda X. Infine la
luminosita' di molte di queste galassie, almeno in certe bande spettrali, varia con
periodi molto brevi, di pochi giorni o anche di ore; questo fatto sarebbe inspiegabile se
la sorgente di luce predominante fossero le semplici stelle.
Tutti questo fa pensare che la sorgente di tale luminosita' non sia soltanto stellare, ma
si tratti di un meccanismo violento, di natura ancora incerta, che agisce in una regione
molto piccola della galassia rispetto alle sue dimensioni complessive. La maggior parte
dell'energia emessa dai nuclei galattici attivi proviene infatti da regioni centrali delle
dimensioni di di poche ore-luce o giorni-luce (un'ora luce e' la distanza percorsa dalla
luce un un'ora). Per avere un'idea di quanto piccolo e' il nucleo emittente rispetto alle
dimensioni dell'intera galassia, si pensi che la distanza tra il Sole e Plutone e' di 5.2
ore-luce, mentre il diametro di una tipica galassia e' di 100.000 anni luce o piu'! Questo
significa che la regione emittente di un nucleo attivo puo' avere le dimensioni di un
sistema solare. La galassia
M87, un'ellitica di tipo E1, nella costellazione della Vergine. E' una delle galassie piu'
ricche di ammassi globulari (ne possiede diverse migliaia) ed e' molto luminosa. E' stata
identificata con la forte sorgente radio Virgo A, inoltre emette intensamente nella banda
X. Si tratta di una galassia attiva, probabilmente con un buco nero al centro. Una volta accettata l'idea del buco nero centrale, si e' fatta strada anche l'ipotesi che lo stesso meccanismo possa dar luogo alla grande varieta' di aspetti che caratterizzano la famiglia delle galassie attive. Secondo il cosiddetto modello unificato, il fatto che il nucleo attivo ci appaia come un quasar piuttosto che come una radiogalassia o una Seyfert, dipende da alcuni fattori, come la massa del buco nero, la morfologia della galassia che lo ospita e l'angolo di inclinazione sotto il quale la osserviamo. Le galassie di Seyfert devono il loro nome all'astronomo tedesco che le scopri' nel 1943. Esse sono galassie a spirale dal nucleo estremamente luminoso; possiedono infatti luminosita' cento volte superiori a quella della Galassia, ma proveniente da una regione centrale molto piccola. Le galassie di Seyfert costituiscono all'incirca il 2-3 % del totale delle galassie Esse emettono essenzialmente nell'infrarosso, e il loro spettro presenta delle forti righe di emissione; questo fatto rivela la presenza di gas caldo ionizzato nel loro nucleo. Inoltre l'emissione e' anisotropa, cioe' ha un'intensita' diversa nelle varie direzioni, probabilmente per la presenza di una specie di "ciambella" di polvere che circonda il motore centrale. Un altro tipo di galassie attive sono le Lacertidi (dal nome della prima galassia del genere che fu osservata, BL Lacerti, nella costellazione della Lucertola). Esse hanno un aspetto compatto, di tipo stellare, ma attorno al nucleo e' visibile un debole alone luminoso, che rivela la presenza della galassia. Il loro spettro ottico e' piatto, nel senso che la potenza di emissione non dipende dalla frequenza, quindi non puo' essere emesso da stelle; inoltre e' privo di righe o quasi. Esse presentano una notevole variabilita' luminosa, di un fattore 100, su tempi di pochi giorni o poche ore. Queste caratteristiche le rendono tra i piu' enigmatici oggetti dell'universo; la spiegazione piu' largamente accettata e' che si tratti di nuclei attivi osservati esattamente lungo la direzione dei getti. Le radiogalassie sono intense sorgenti nella banda radio e mostrano spesso anche dei getti di materia che si dipartono dal nucleo estendendosi per centinaia di migliaia di anni luce e formando dei lobi radioemittenti. I quasar sono gli oggetti piu' luminosi e distanti del nostro universo, e costituiscono uno dei campi di ricerca piu' coinvolgenti della moderna astrofisica. Tra le galassie attive piu' note, ricordiamo per esempio Centaurus A e M87. Centaurus A e' una radiosorgente molto brillante nella costellazione del Centauro; si tratta di una galassia ellittica molto brillante, attraversata da una banda oscura di gas e polvere, che la taglia in due nel senso della lunghezza. Questa banda ha una forte velocita' di rotazione e sembra che sia il residuo di un fenomeno di cannibalismo galattico tra una galassia ellittica e una spirale, cioe' della loro fusione per interazione gravitazionale. Centaurus A emette molto intensamente nella banda radio; l'emissione proviene da due giganteschi lobi, che si estendono per due milioni e mezzo di anni luce in direzione perpendicolare alla banda oscura. La galassia emette inoltre raggi X, con intensita' doppia di quella nel radio e variabile nel tempo su scale di pochi giorni. Il nucleo emette infine dei getti di plasma collimati e dei raggi gamma. M87 e' una galassia ellittica delle dimensioni di 40.000 anni luce, al centro dell'ammasso di galassie della Vergine; le altre galassie dell'ammasso ruotano attorno ad essa. Dal nucleo di M87 si origina un getto di materia che si estende per 5.000 anni luce nell'ottico, mentre e' visibile nella banda radio fino a 8.000 anni luce dal nucleo. La velocita' delle stelle nel nucleo della galassia cresce rapidamente verso il centro, cosa che fa pensare alla presenza di un buco nero centrale.
I Nuclei Galattici Attivi (A.G.N.) La radiazione
emessa dalle galassie "normali" è, almeno in prima approssimazione, la somma
dell'energia emessa dalle stelle che le compongono. Per le galassie attive (o Nuclei
Galattici Attivi, AGN), questo non è vero. Gli AGN emettono su tutto lo spettro
elettromagnetico, dal radio al gamma, e l'energia osservata risulta di molto superiore
alla energia "stellare". Le teorie più accreditate associano gli AGN alla
presenza di un buco nero massiccio (106109 masse solari) al centro della galassia
ospite. Immagine ottica (a sinistra) e radio (a destra) dell'AGN NGC4261 situato al centro
di una galassia ellittica. Il gas e le polveri visibili in forma di disco nell'immagine
ottica (diametro di circa 400 anni luce) hanno nel centro l'ipotizzato buco nero
massiccio. Il disco di polveri è probabilmente ciò che rimane dell'incontro con una
galassia avvenuto centinaia di milioni di anni fa. Le due emissioni in direzioni opposte
visibili nell'immagine radio sono i cosiddetti "radio-lobes" riconducibili
all'emissione di getti di particelle cariche da parte del nucleo centrale. Cortesia HST
Esistono diverse classi di AGN. Quasar, Blazars, Galassie di Seyfert, ecc. La prova dellesistenza di buchi neri I due osservatori spaziali della NASA,
lHubble Space Telescope e il Chandra X-ray Observatory, hanno fornito,
indipendentemente luno dallaltro, la prova dellesistenza di un orizzonte
degli eventi, una caratteristica dei buchi neri che rappresenta uno dei concetti più
bizzarri della fisica teorica.
Il buco nero della Via Lattea La rapidità dell'evento sembra confermare che l'emissione del buco nero trae la sua energia dalla materia che vi cade. Per la prima volta, l'osservatorio
orbitale Chandra ha osservato un rapido impulso di raggi X proveniente dalle regioni
centrali della nostra galassia, dove si pensa sia nascosto un gigantesco buco nero. Gli
astrofisici hanno scoperto già da tempo che la maggior parte delle galassie, se non
tutte, contengono uno di questi misteriosi oggetti, ma osservarlo nella Via Lattea è
decisamente più difficile. L'impulso di raggi X è stato probabilmente generato dal buco
nero quando ha catturato e inghiottito un oggetto nelle sue vicinanze, e trasporta
importanti indizi sui processi che avvengono nel centro della galassia.
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BIBLIOGRAFIA: M.Rigutti, Cento miliardi di stelle, Giunti, 1995. P.Bianucci e W.Ferreri, Atlante dell'Universo, Utet, 1997. J.Herrmann, Atlante di Astronomia, Sperling & Kupfer, 1992. G.Vanin, Atlante fotografico dell'Universo, Mondadori, 1995. I.Ridpath e W.Tirion, Guida delle stelle e dei pianeti, Muzzio, 1988. W.Ferreri, Come osservare il cielo, Il Castello, 1996. P.Bianucci, Stella per stella, Giunti, 1997. Colin A.Ronan, L’Universo, Mondadori, 1991. Voce "Galassia", Enciclopedia Treccani delle Scienze fisiche. [ Materiale raccolto da Pietro Musilli - Roma 1997 ] |