Badanie galaktyk gospodarzy AGN o zmiennym wyglądzie
W trakcie życia galaktyki będzie ona akumulować gaz i pył, które będą się przedostawać do jej centrum, gdzie znajduje się supermasywna czarna dziura (ang. SMBH). Ponieważ SMBH żywi się tą materią, emituje ogromne ilości promieniowania i staje się aktywną galaktyką (AGN – ang. active galactic nuclei). Jednakże, pewne warunki mogą spowodować zakłócenia w dostawie gazu do AGN. Chociaż przyczyna tych zakłóceń jest niejasna, możemy zaobserwować ich skutki w zmieniającym się widmie AGN. Albo „włączają się”, gdy pojawiają się szerokie optyczne linie emisyjne, albo „wyłączają się”, gdy linie te znikają. Autorzy artykułu opublikowanego w Astrophysical Journal Letters 26 marca 2021 roku są zainteresowani określeniem, jakie galaktyki są gospodarzami AGN o zmiennym wyglądzie (CL-AGN – ang. changing-look AGN), aby spróbować wyizolować warunki, które mogą wywołać te zmiany.
Identyfikacja CL-AGN polega na porównaniu dwóch zestawów widm tej samej galaktyki uzyskanych w różnym czasie w celu znalezienia zmian w szerokich liniach emisyjnych. Różne badania będą podchodzić do tego na swój własny sposób, ale ostatecznie kierują się tą zasadą. Dotyczy to wszystkich technik identyfikacji, ale CL-AGN zostały zidentyfikowane jako zjawisko stosunkowo niedawno, więc znaleziono ich bardzo niewiele. Aby stworzyć tę próbkę siedemnastu CL-AGN, autorzy musieli połączyć detekcje z trzech różnych badań, które stosują to szerokie podejście, ale mają swoje własne, unikalne cechy. Tak więc to, co w jednym badaniu nazywane jest CL-AGN, w może nieznacznie różnić się od innego. Ponadto, wszystkie z wyjątkiem dwóch z tej detekcji to AGN typu włączających się. Autorzy twierdzą, że brak wyłączających się AGN jest spowodowany względną obfitością cichych galaktyk w pobliskim Wszechświecie. W takich galaktykach znacznie łatwiej jest zaobserwować powstawanie szerokich linii emisyjnych. W rezultacie ich próbka może nie być szczególnie reprezentatywna dla bazowej populacji CL-AGN, ale autorzy są bardzo otwarci na te kwestie i wykazali się starannością w konstruowaniu swojej próbki.
Ich próbka porównawcza to 500 000 lokalnych galaktyk o zmierzonych masach gwiazdowych, współczynnikach gwiazdotwórczych i wielu innych właściwościach spektralnych. Większość z tych wielkości mierzonych jest w całej galaktyce, a także w rozbiciu na składowe zgrubienia centralnego i dysku. Dane te, pochodzące w większości z przeglądu SDSS, pozwolą autorom pracy umieścić CL-AGN w szerszej populacji galaktyk i wyizolować warunki, które wywołują tę zmianę.
Na podstawie ich analizy możemy określić trzy kluczowe zbieżności w preferencjach CL-AGN. Rysunek 1 pokazuje, że wszystkie CL-AGN są zgodne, w granicach błędu, co do tego, że znajdują się w galaktykach typu zielona dolina. Są one rzadszą formą galaktyk, które znajdują się pomiędzy niebieskimi, aktywnie gwiazdotwórczymi galaktykami a ich czerwonymi i martwymi odpowiednikami. Uważa się, że galaktyki typu zielona dolina niedawno przeszły przez wybuch procesu ekstremalnego formowania się gwiazd, co może sugerować obecność dużej ilości zimnego gazu w centrum, który może napędzać większość aktywności gwiazdotwórczej obserwowanej w tej próbce.
Często uważa się, że gaz jest wprowadzany do galaktyk w wyniku ich łączenia się, jednak na rysunku 2 pokazano, że CL-AGN są niezwykle skoncentrowane centralnie, zwłaszcza w porównaniu z kształtami łączących się galaktyk. Co więcej, widzimy, że zakres asymetrii CL-AGN jest znacznie mniejszy niż w przypadku szerszej populacji galaktyk. Aby dokładniej zbadać ten pomysł, autorzy porównują wskaźnik Sersic galaktyk. Jest to miara stromości profilu jasności galaktyki, gdzie większe liczby wskazują, że światło gwiazd jest skoncentrowane bardziej centralnie. Rysunek 3 pokazuje, że CL-AGN mają znacznie wyższe indeksy Sersic niż cała populacja galaktyk. Autorzy twierdzą zatem, że CL-AGN preferencyjnie znajdują się w galaktykach o bardzo symetrycznej i centralnie skoncentrowanej strukturze.
CL-AGN są stosunkowo nowym zjawiskiem, a praca z próbką skonstruowaną na podstawie wielu różnych badań może wprowadzać pewne niepewności związane z selekcją. Autorzy przyznają, że ich próbka może nie być idealnie reprezentatywna dla populacji CL-AGN, ale mimo to znaleźli dość spójny zestaw właściwości. Ich wyniki sugerują, że CL-AGN w pobliskim Wszechświecie najprawdopodobniej włączają się, gdy w centralnym regionie galaktyki-gospodarza znajduje się obfita podaż zimnego gazu i duża koncentracja masy gwiazdowej. Chociaż dokładna natura zaburzeń wciąż pozostaje zagadką, wyniki te pomogą ukierunkować przyszłe poszukiwania. Mając lepszy pomysł na to, gdzie szukać, można stworzyć strategie, które zwiększą próbkę CL-AGN i pomogą nam lepiej zrozumieć przyczyny powstawania tych tranzytów.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
