La špirálová galaxia s aktívnym stredom M77Tiež katalogizovaná ako NGC 1068, je to jeden z tých objektov, ktoré vás uchvátia hneď, ako sa dozviete niečo o jeho histórii. Nielenže je to obrovská a veľmi svietivá špirálová hviezda, ale je to aj dokonalé kozmické laboratórium na štúdium toho, čo sa stane, keď... supermasívna čierna diera Prejde do „beštie“ a začne neúprosne požierať hmotu.
V tejto galaxii sa miešajú intenzívna tvorba hviezd, dobre definované špirálové štruktúryM77 je nesmierne energická hviezda so zvláštnym mytologickým prostredím, keďže sa nachádza v súhvezdí Veľryba, morská príšera z legendy o Perzeovi a Andromede. Pozrime sa pokojne na všetko, čo o M77 vieme, pričom vychádzame z historických pozorovaní aj z najnovších údajov získaných pomocou [nejasné - možno „priestorových teleskopov“]. teleskopy ako Hubble alebo VLT ESO.
Čo je špirálová galaxia M77 a kde sa nachádza?
Messier 77 je priečna špirálová galaxia Seyfertov typ Nachádza sa približne 47 miliónov svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Veľryba, čo ho z kozmického hľadiska umiestňuje relatívne blízko, dostatočne blízko na to, aby bolo možné študovať jeho vnútornú štruktúru v nádherných detailoch pomocou moderných ďalekohľadov.
Jeho celkový priemer sa odhaduje na približne 170.000 svetelných rokovVďaka tomu je podstatne väčšia ako Mliečna dráha. Najjasnejšie oblasti jej centrálnej oblasti sa rozprestierajú na približne 120 000 svetelných rokov, ale snímky s dlhou expozíciou odhalili oveľa slabší vonkajší disk, ktorý siaha ďaleko za túto počiatočnú hranicu.
Z nášho pohľadu je M77 viditeľná takmer priamo pred ňou. orientácia „smerom k nám“ Umožňuje vám jasne oceniť jeho špirálové ramená, oblasti tmavého prachu a oblasti, kde sa rodia hviezdy, ktoré sú na obrázkoch s rôznymi filtrami sfarbené do červenkastých a modrastých tónov.
Jeho nebeská poloha v srdci súhvezdia Morská príšera veľmi dobre zapadá do gréckej mytologickej tradície. Cetus je spájaný s príbehom Persea a AndromedyV príbehu sa morská príšera chystala zožrať princeznú, až kým nezasiahol hrdina. Dnes, v tej istej časti oblohy, vidíme M77 žiariť ako jeden z najzaujímavejších objektov v oblasti.
História objavov a pozorovaní
Galaxia M77 bola objavil ho v roku 1780 francúzsky astronóm Pierre MéchainNeúnavný pozorovateľ, ktorý úzko spolupracoval s Charlesom Messierom. V tom čase však ešte netušili, že tieto objekty sú iné galaxie; považovali sa za hmloviny alebo hviezdokopy.
Keď to Messier zahrnul do svojho slávny katalóg objektov hlbokého vesmíru, spočiatku to interpretoval ako difúzna hviezdokopaBolo potrebné počkať na rozvoj modernej astronómie a zlepšenie rozlíšenia a citlivosti ďalekohľadov, aby sa potvrdilo, že ide v skutočnosti o obrovskú vonkajšiu galaxiu.
V rámci Messierového katalógu vyniká M77 ako jedna z najväčších a najjasnejších galaxiíV skutočnosti je to medzi objektmi považovanými za relatívne blízke jedna z najvzdialenejších galaxií na celom zozname, čo nám už dáva predstavu o tom, aká silná je jej vnútorná svietivosť.
Pri stredne veľkých amatérskych ďalekohľadoch sa M77 javí ako difúzna, zaoblená škvrna, ľahko rozpoznateľná v blízkosti hviezdy s 10. magnitúdou. Hoci špirálové ramená nie sú voľným okom rozoznateľné, skúsený pozorovateľ môže za dobrých podmienok na oblohe a s trochou trpezlivosti vycítiť jej špirálovú štruktúru.
Všeobecná štruktúra M77: disky, ramená a tyče
Jedným z veľkých prekvapení M77 je jej vnútorná zložitosť. Nejde o jednoduchú špirálu, ale o priečna špirálová galaxia s viacerými priečkami a slabý vonkajší disk, ktorý siaha ďaleko za oblasti, kde je jasnosť najzreteľnejšia.
V strede infračervené pozorovania odhalili aspoň dva jasne odlišné pruhyNajvnútornejší pruh s dĺžkou približne 3 kiloparseky je jasne viditeľný iba v infračervenom spektre, kde je prach menej nepriehľadný. Hlavný pruh, oveľa dlhší, dosahuje približne 17 kiloparsekov.
Tieto tyče pravdepodobne súvisia s organizácia špirálových ramien a prachových pásov čo vidíme na väčšine snímok. Niečo podobné sa deje aj v iných galaxiách s priečkou, ako napríklad NGC 5248, kde prítomnosť hlavnej priečky zrejme pomáha smerovať plyn do vnútorných oblastí galaxie, čo podporuje tvorbu hviezd aj aktivitu v jadre.
Existujú náznaky, hoci s určitým priestorom na pochybnosti, že by mohlo dôjsť k ešte ďalej, menší a ťažšie detekovateľný pruhV každom prípade je jasné, že M77 má komplexnú architektúru, v ktorej priečky, disky a ramená dynamicky interagujú.
Okolo toho všetkého je slabý vonkajší disk siahajúci približne do 170 000 svetelných rokov. Tento disk je najviditeľnejší na snímkach s veľmi dlhou expozíciou a obsahuje aj oblasti tvorby hviezd, hoci oveľa menej intenzívne a husté ako tie, ktoré sa pozorujú vo vnútorných oblastiach.
Špirálovité ramená, prach a farby: mladé a staré hviezdy
Ak sa pozrieme na vzhľad M77 na snímkach z Hubbleovho teleskopu alebo VLT, prvá vec, ktorá vynikne, je krása jej špirálových ramienTieto ramená sú pretkané pásmi tmavého prachu a posiate jasnými oblasťami tvorby hviezd.
V vnútorné zóny galaxie Prevláda svetlo z mladých, horúcich hviezd. Tieto hviezdy v kombinácii s ionizovaným plynom dodávajú širokopásmovým snímkam modrastý odtieň a červenkastú žiaru v oblastiach H-alfa, kde excitovaný vodík veľmi intenzívne emituje.
Ako sa vzďaľujeme od stredu, vzhľad galaxie sa mení. V najvzdialenejších častiach ramien a disku sa svetlo stáva žltkastejšie a oranžovejšieToto je charakteristické pre staršiu hviezdnu populáciu. Naznačuje to, že v minulosti došlo k silnej vlne tvorby hviezd a teraz prevládajú hviezdy s nižšou hmotnosťou a vyšším vekom.
L oblasti tvorby hviezd Vynikajú ako červenkasté škvrny a vlákna. Vo vnútri majú tieto oblasti tendenciu pôsobiť ružovkastejšie, pretože plyn a hviezdy sú veľmi premiešané. Smerom k okraju disku dominuje plyn a tvorí tenké, predĺžené, vláknité štruktúry, ktoré sa javia intenzívnejšie červené.
Pozorovania vykonané pomocou prístroja FORS2 na VLT v rámci programu „ESO Cosmic Gems“ nám umožnili s veľkou jasnosťou rozlíšiť kontrast medzi Mladé hviezdy sú modrasté, zrelé hviezdy sú žlté a červenkasté emisné hmloviny. Na tých istých obrázkoch možno vidieť aj iné, oveľa vzdialenejšie galaxie ako malé, rozmazané bodky, čo ešte viac zdôrazňuje veľkosť M77.
Galaxia s hviezdicovým výbuchom: oblasti s vysokou tvorbou hviezd
Okrem aktívneho jadra sa M77 považuje za una galaxia s hviezdicovým výbuchom (hviezdičkový výbuch)pretože obsahuje obrovské oblasti, kde sa hviezdy tvoria veľmi rýchlo. Tieto zóny intenzívnej tvorby hviezd sú rozmiestnené hlavne okolo jadra a pozdĺž vnútorných ramien.
V blízkosti M77 boli identifikované niektoré z nasledujúcich: najjasnejšie oblasti tvorby hviezd známe v okruhu približne 100 miliónov svetelných rokov okolo Mliečnej dráhy. To znamená, že v našom širšom kozmickom okolí len málo galaxií vykazuje oblasti tvorby hviezd tak jasné ako tie v M77.
Tieto „hviezdne továrne“ sa vyznačujú silným jasom v emisné čiary, ako napríklad alfa vodíka vysokou koncentráciou plynu a prachu, ktorá napriek tomu, že zakrýva časť viditeľného svetla, je viditeľná v infračervenej oblasti. Vznikajú tam mladé hviezdokopy, ktoré nakoniec zaplnia disk galaxie.
Skutočnosť, že M77 kombinuje aktívne jadro a intenzívny hviezdny výbuch, naznačuje, že Dynamika plynu v galaxii je úzko spojená s priečkami a špirálovými ramenami.Tieto štruktúry usmerňujú materiál smerom do centrálnych oblastí, čím zásobujú supermasívnu čiernu dieru aj oblaky, kde sa tvoria nové hviezdy.
M77 ako Seyfertova galaxia: veľmi aktívne galaktické jadro
Jedným z aspektov, ktoré vzbudili najväčší záujem o M77, je jej klasifikácia ako Seyfertova galaxia typu IISeyfertove galaxie sú podtypom aktívnych galaktických jadier (AGN), ktoré sa vyznačujú vyžarovaním veľkého množstva žiarenia zo svojej centrálnej oblasti.
V prípade M77 pozorovania naznačujú, že jej Jadro je mimoriadne svietivé a kompaktné.Táto obrovská emisia pochádza z hmoty dopadajúcej na supermasívnu čiernu dieru v srdci galaxie. Ako sa materiál vrhá smerom k čiernej diere, zahrieva sa, stlačuje a uvoľňuje obrovské množstvo energie.
V klasifikácii M77 existuje určitá zvláštnosť: hoci sa javí ako Seyfertov typ IINiekoľko štúdií naznačilo, že jeho vnútorná povaha sa v skutočnosti viac podobá Seyfertovmu javu typu I, ktorý vidíme „maskovaný“ ako jav typu II kvôli orientácii jeho centrálneho disku vzhľadom na nás. Inými slovami, geometria a prítomnosť prachu môžu zakrývať niektoré z najvnútornejších oblastí.
Aktívne jadro M77 je také výkonné, že Jasne svieti takmer v celom elektromagnetickom spektreRöntgenové lúče, ultrafialové žiarenie, viditeľné svetlo, infračervené žiarenie a rádiové vlny. Táto rozmanitosť emisií urobila z M77 hlavný cieľ pre pochopenie fungovania supermasívnych čiernych dier v centrách galaxií.
Napríklad v rádiu je jadro M77 známe ako Cetus Aobzvlášť intenzívny zdroj. Pozorovania s vysokým rozlíšením, ako napríklad tie, ktoré sa uskutočnili pomocou rádioteleskopov VLBA, umožnili veľmi detailné sledovanie štruktúr plynu a vodné maséry ktoré obklopujú centrálnu čiernu dieru.
Supermasívna čierna diera a akrečný disk
V srdci M77 leží supermasívna čierna diera s hmotnosťou približne 10 miliónov sĺnkOkolo neho bol detekovaný gigantický akrečný disk s priemerom približne 5 svetelných rokov, ktorý obsahuje molekuly vody a ďalšie zložky plynu a prachu.
Tento akrečný disk je priamo zodpovedný za intenzívne vyžarovanie vysokoenergetického žiarenia ktoré pozorujeme. Keď hmota padá do čiernej diery, trenie a kompresia zvyšujú jej teplotu na extrémne hodnoty, čo produkuje röntgenové žiarenie a potenciálne aj gama žiarenie, spolu so silnou žiarou v infračervenom a rádiovom spektre.
Štúdie vykonané pomocou Veľmi veľkého teleskopu (VLT) okolo roku 2003 poskytli dôkazy o existencii prstenec plynu a prachu okolo diskuTieto štúdie, ako napríklad tá, ktorú viedol Jaffe a kolegovia, pomohli spresniť model „torusu“ materiálu, ktorý obklopuje mnoho aktívnych jadier, pričom blokuje alebo umožňuje prechod žiarenia v závislosti od uhla, z ktorého je pozorované.
Celá táto súprava – čierna diera, akrečný disk, prachový torus, vodné masery – vytvára M77. Učebnicový príklad na pochopenie fyziky aktívnych jadierKombinované rádiové, infračervené, optické a röntgenové údaje zapadajú do všeobecného rámca Seyfertových modelov galaxií, ale majú svoje vlastné detaily, ktoré sú stále predmetom skúmania.
Kompaktná hviezdokopa v galaktickom centre
Okrem čiernej diery a jej disku sa v strede galaxie M77 nachádza aj masívna a veľmi kompaktná hviezdokopaOdhaduje sa, že tento zhluk má vek medzi 500 miliónmi a 1 600 miliónmi rokov a veľkosť približne 50 parsekov.
Hoci zaberá relatívne malú oblasť, tento klaster prispieva približne 7 % celkovej svietivosti jadraTo znamená, že aj v prítomnosti extrémne jasného aktívneho galaxie (AGN) je hviezdny príspevok významný a tvorí dôležitú súčasť energetickej bilancie v strede galaxie.
Kombinovaná prítomnosť hustej hviezdokopy a supermasívnej čiernej diery naznačuje, že História tvorby hviezd v jadre galaxie M77 bola intenzívna.Je pravdepodobné, že dynamika samotnej priečky a ramien smerovala plyn smerom do stredu už stovky miliónov rokov, čo podporovalo rast hviezdokopy aj čiernej diery.
Žiarenie v celom spektre: od röntgenových lúčov až po rádiové vlny
M77 sa stala referenčným cieľom pre vesmírne misie a observatóriá študujúce oblohu. rôzne vlnové dĺžkyGalaxia pozoruhodne vyžaruje röntgenové, ultrafialové, viditeľné, infračervené a rádiové žiarenie, čo nám umožňuje získať veľmi ucelený obraz o tom, čo sa v nej deje.
En Röntgenové lúčeAktívne jadro vyniká ako silný zdroj spojený s akrečným diskom supermasívnej čiernej diery. Táto vysokoenergetická emisia je ďalej modulovaná prítomnosťou plynu a prachu, ktoré absorbujú časť žiarenia a reemitujú ho na iných vlnových dĺžkach.
V ultrafialové a viditeľné svetloPozorovania Hubbleovho teleskopu odhaľujú jasnosť jadra, modré zhluky mladých hviezd a prachové oblaky, ktoré sa vinú medzi špirálovými ramenami. Červené svetlo z ionizovaného vodíka, veľmi zreteľné na niektorých farebných kompozitných snímkach, zvýrazňuje najaktívnejšie oblasti tvorby hviezd.
En infračervenéĎalekohľady ako VLT a ďalšie prístroje odhaľujú rozloženie horúceho prachu a štruktúr, ktoré sú vo viditeľnom svetle silne zakryté. Práve pri týchto vlnových dĺžkach je najzreteľnejšie viditeľná vnútorná priečka a hlbšie oblasti galaxie.
En rádioOkrem centrálneho zdroja z galaxie Cetus A boli detekované aj vodné masery spojené s diskom obiehajúcim okolo čiernej diery. Tieto masery umožňujú vysoko presné merania rýchlosti plynu a priamy odhad hmotnosti centrálneho objektu, čo je základom pre overenie teoretických modelov.
M77 v kozmickom prostredí: Skupina M77
Messier 77 nie je izolovaný vo vesmíre, ale je dominantný člen malej skupiny galaxiíTáto skupina, známa presne ako Skupina M77, zahŕňa objekty ako NGC 1055, NGC 1073, UGC 2161, UGC 2275, UGC 2302, UGCA 44 a Markarian 600.
Byť hlavnou galaxiou skupiny znamená, že M77 má gravitačný vplyv na svojich susedova naopak. Minulé alebo súčasné interakcie, hoci nie vždy viditeľné voľným okom, mohli zohrať úlohu pri redistribúcii plynu a pri aktivácii jadra aj oblastí hviezdneho výbuchu.
Štúdiom M77 v kontexte jej skupiny môžu astronómovia porovnať úrovne tvorby hviezd, typy jadier a morfológie medzi rôznymi galaxiami. To pomáha pochopiť, či je aktivita M77 výnimočná, alebo či reaguje na všeobecnejšie vzorce spojené s vývojom skupín galaxií.
Súhvezdie Cetus a mytologické spojenie
Oblasť oblohy, kde sa nachádza súhvezdie M77 CetusMá veľmi bohaté mytologické pozadie. V príbehu o Perseovi a Andromede predstavuje Cetus morskú príšeru, ktorá sa chystala zožrať princeznú pripútanú k skale ako obetu, až kým Perseus nezasiahne hlavou Medúzy.
Na nočnej oblohe sa tento mýtus odráža v niekoľko blízkych súhvezdíPerseus, Andromeda, Kasiopeia, Kéfeus a okrídlený kôň Pegas. Cetus zaberá južnejšiu oblasť, bližšie k tým, ktoré starovekí ľudia spájali s vodami, čo zodpovedá jeho povahe morského tvora.
V rámci Cetus sa M77 považuje za jeden z najzaujímavejších objektov hlbokého vesmíruNielenže je to veľkolepé, ale dá sa to pozorovať aj amatérskymi teleskopmi z relatívne tmavých miest. Každý, kto sa pozrie cez okulár, však uvidí iba difúzny oblak; jemné detaily, ktoré poznáme vďaka Hubbleovmu teleskopu, VLT a iným prístrojom, zostávajú mimo priameho vizuálneho dosahu.
Kombinácia mytologická tradícia a moderná kozmológia Vďaka tomu je M77 obzvlášť atraktívnym objektom pre populárnu vedu. Umožňuje nám prejsť od klasickej histórie k fyzike supermasívnych čiernych dier bez toho, aby sme opustili tú istú oblasť oblohy.
Pri pohľade ako celok sa špirálová galaxia s aktívnym stredom M77 prezentuje ako fascinujúca zmes vizuálnej krásy, dynamickej komplexnosti a extrémne energického násiliaJeho obrovské rozmery, dvojitá priečka, slabý vonkajší disk, hviezdny výbuch, supermasívna čierna diera, kompaktná hviezdokopa a emisia v celom spektre z neho robia skutočné „všetko v jednom“ pre pochopenie toho, ako sa aktívne galaxie vyvíjajú a akú úlohu hrajú jadrá Seyfertovho typu v blízkom vesmíre.
