Bestiario Galáctico

Tercer y último programa dedicado a los agujeros negros. Programa 32 14/03/07 El universo esta lleno de infinidad de galaxias, pero existe un grupo de ellas que presentan características muy diferentes a las del resto. Una luminosidad muy elevada (de diez a un millón de veces la de una galaxia normal), expulsión de chorros de materia, episodios de variabilidad, etc. son

Astrotema

Bestiario Galáctico

Tercer y último programa dedicado a los agujeros negros. 

Programa 32 14/03/07
El universo esta lleno de infinidad de galaxias, pero existe un grupo de ellas que presentan características muy diferentes a las del resto. Una luminosidad muy elevada (de diez a un millón de  veces la de una galaxia normal), expulsión de chorros de materia, episodios de variabilidad, etc. son algunas de las peculiaridades de estas galaxias “especiales” denominadas AGNs – del acrónimo inglés de núcleos de galaxias activas – ya que en general todos estos fenómenos se hayan asociados a su compacto e intenso núcleo central.



Diferentes tipos de galaxias activas (AGNs)

A su vez, los propios AGNs se clasifican en diferentes tipos y subtipos según sus características. Podemos decir que estamos ante un auténtico zoo galáctico. Vamos a ver alguno de los miembros más importantes de este bestiario.

Cuásares

Cuasar 3c 273
 Cuando se descubrieron los primeros cuásares, allá por el año 1960, parecían estrellas con una fortísima emisión en radio, de aquí el origen de su nombre – Cuasar – del inglés quasi-estellar radio source. Pero el espectro de estas “casi-estrellas” mostraban unas líneas tremendamente desplazadas al rojo debido a la expansión del Universo, lo que indicaba que en realidad se trataban de galaxias extremadamente lejanas y jóvenes, en torno a un décimo de la edad del Universo.

En realidad lo que denominamos cuasar es el área central de la galaxia, de tan solo un par de días-luz de diámetro pero inmensamente luminoso, del orden de 10e39 a 10e41 W, lo que hace que el resto de la galaxia quede oculto ante nuestros ojos. Además el brillo de los cuásares puede presentar bruscas variaciones en el rango de días e incluso horas.

Galaxias Seyferts
Bautizadas así en honor de su descubridor Carl Seyfert, este tipo de galaxias se caracterizan por ser galaxias espirales y presentar un núcleo muy brillante y compacto, con una luminosidad en torno 10e36 a 10e39 W (tan brillante como la suma del resto de la galaxia).


Diferentes ejemplos de galaxias tipo seyfert.

Esta luminosidad puede variar con el tiempo. Además suelen presentar débiles jets. Un 2% de las galaxias son de tipo seyfert. Además se dividen en dos subclases, las Seyfert I cuyas líneas del espectro son anchas y las Seyfert II que, por el contrario, presentan líneas estrechas.

Radiogalaxias
Son en general galaxias gigantes con forma elíptica que emiten fuertemente en la banda de radio con luminosidades que puede ir de 10e33 a 10e38 W. El origen de esta fuerte radiación radio suele estar en unos intensos jets o radio-lóbulos que no se observan en otras longitudes de onda.


Radiogalaxia Cygnus A-21. La imagen es un radiomapa a 22cm tomada con el VLA. John Conway y Philip Blanco

Los jets son chorros de plasma que fluyen desde el centro de la galaxia en direcciones opuestas y que en la mayoría de las veces se extienden más allá de los límites de la galaxia, alcanzando velocidades superiores a un 90%-95%  de la velocidad de la luz. Son una mezcla de electrones y protones de alta energía acelerados por intensos campos magnéticos.

BL Lac
Se caracterizan por presentar en el óptico un espectro absolutamente ¡plano!, sin las líneas de emisión anchas propias del resto de AGNs. Toman el nombre de BL Lacertae, el nombre del primer objeto que se descubrió con estas características.


EJemplo de BL Lac. Su espectro no presenta apenas líneas de ningún tipo.
Blazars

 Son los AGNs más energéticos y violentos. Engloban a los BL Lac y a los OVV (Optically-Violent Variables) Al contrario que el resto de AGNs, los blazars presentan una extrema luminosidad en todo el rango del espectro: desde las ondas de radio hasta los rayos gamma. Además son extremadamente variables pero sin un periodo determinado; de repente pueden variar bruscamente su luminosidad en cuestión de segundos y no volver a hacerlo hasta años después.

Blazar 0827+243.
La secuencia muestra el plasma moviendose desde el núcleo del Blazar. Ocho meses separa cada imagen.

Piner et al., NRAO/AUI/NSF.
Imagenes VLBA.

Aunque no vamos a detallarlos, existen otros tipos de AGNs, como LINERs, OVV, etc. Pero a pesar de esta tremenda variedad, todos estos fenómenos parecen tener un mismo origen: la presencia de un agujero negro supermasivo. Es lo que se denomina el modelo unificado.

EL modelo unificado

Según el modelo unificado, las principales características de los AGNs - gran luminosidad, variabilidad, jets, etc.- se explican por la presencia de un agujero negro supermasivo en el núcleo de estas galaxias. La masa de dicho agujero negro estaría entre los 10 y los 1000 millones de masas solares.

Debido a la atracción del agujero negro, las estrellas y el gas circundante caen hacia él formando lo que se conoce como disco de acrección. En este disco el material va girando cada vez más rapidamente  y debido a la fricción  se calienta enormemente, siendo el responsable de la radiación observada en los AGN.  Se asume que este tipo de actividad solo se produce durante una etapa de la vida de una galaxia.

Pero, si el origen de toda la actividad es identico - un agujero negro supermasivo - ¿por qué observamos AGNs con características tan diferentes? Pues según este modelo  todo es cuestión de punto de vista, o mejor dicho,  de cuál es la orientación del AGN respecto nuestra linea de visión.


Galaxias Seyfert II, RadioGalaxias con líneas estrechas y Cuásares tipo II.

En este caso estamos viendo el AGN de canto. Rodeando al agujero negro y al disco de acrección existe un disco toroidal (un donuts) de gas molecular. Este disco al verlo de canto "tapa" las regiones centrales mucho más calientes y luminosas. Por este motivo estos tipos de AGNs parecen ser menos luminosos que el resto. Por el contrario  esta orientación permite  observar  los dos jets.
Galaxias Seyfert I, RadioGalaxias con lineas anchas y Cuásares tipo I.

Este es el caso más general. La orientación del AGN es tal que parte del disco de acrección corta nuestra linea de visión por lo que podemos detectar parte de su gran luminosidad. En este caso, aunque mbos jets están (es una de las bases del modelo estandar) y ambos emiten una cantidad de radiación parecida,  DESDE NUESTRO SISTEMA DE REFERENCIA el jet que se acerca ve su emisión reforzada en un factor grande (de 5-10 o más), y el que se aleja lo ve disminuido justo en un mismo factor. El resultado es que solo vemos el que se acerca (porque el que se aleja emite poco para ser detectado).
  Blazars: Bl Lac y OVV (Optically-Violent Variables)

La orientación permite que toda la region central quede expuesta a nuestra visión, por lo que podemos detectar toda la luminosidad generada en el disco de acrección.  Es el caso más peculiar

El modelo unificado es, sin duda, un triunfo de una máxima válida para cualquier campo científico: "clasifica, relaciona y entenderas"

Invitado
Jose Luís Gómez

Peliculas
Viaje al interior de un AGN (avi) - W.steffen & J.L. Gómez

Links
La intensa actividad galáctica - Silbia López de Lacalle
La unificación de las galaxias activas - Lucas Lara & Silbia López de Lacalle
Cuando las esferas tocan heavy metal - Lucas Lara
High Energy Astrophysics