Kozmoloji: Aktif Galaksi Çekirdeği (AGN)

Galaksileri, morfolojik olarak sarmallar, eliptikler ve düzensizler olarak temelde üç gruba ayırabiliriz. Fakat bunun yanında bir de aynı morfolojik özellikten olup da, fiziksel olarak farklılıklar gösteren galaksiler da bulunur. Bu sebeple sarmal, eliptik ve düzensiz ayrımı morfolojik bir sınıflandırma iken, şu anda ele aldığımız konu fiziksel bir sınıflandırmadır.

Aktif galaksiler, görüntü itibariyle herhangi bir morfolojik türden galaksiye benzeyen, fakat ışığın karakteristiği incelendiğinde bazı tuhaflıklar sergileyen ve bunlara sebep olan farklı fiziksel mekanizmalara sahip galaksilerdir. Bu cisimler merkezlerindeki çok küçük bir bölgeden, çok yüksek enerjili ışıma yayarlar. Aynı zamanda yayılan bu ışıma zamanla ciddi değişimler de gösterebilir. Bu özelliklerinden dolayı aktif galaksi çekirdeği olarak adlandırılırlar (bazen etkin galaksi de denir). Çünkü hem oldukça aktiftirler hem de aktif bölge, bir çekirdek denebilecek kadar ufak bir alandır. Işıktaki gün mertebesinde süren değişim ile birlikte, ışımanın kökeninin, karadelik gibi sıkışık (kompakt) bir cismin sebep olduğu süreçlere dayandığı düşünülmektedir.

Aktif Galaksilerin Özellikleri

1. Aynı morfolojik türden galaksilerin çekirdeklerinden çok daha parlak ve çok daha sıkışıktırlar (kompakttırlar).
2. Çekirdek bölgesinden yayınlanan salma çizgileri, normal yıldızlarda gördüğümüzden farklı bir kökene sahiptir.
3. Sürekli ışınım ve salma çizgisi ışınımı zamanla bir değişim gösterir.
4. Çekirdekten gelen sürekli ışınım, ısısal süreçlerce üretilmiyor, farklı bir kökene sahip.

Aktif galaksiler; kuazar, blazar, seyfert, radyo galaksiler ve LINER (Low-ionization nuclear emission-line region) olarak temelde beş gruba ayrılır. Bunların her biri yukarıdaki dört koşulu sağlamaz, fakat en azından üçünü sağlar. Örneğin kuazarlar, seyfertler ve radyo galaksiler her dördünü de sağlarken; LINER yalnızca 1, 2, 4 ve blazarlar da yalnızca 1, 3, 4'ü sağlar.

Figür 1: AGN'ye bakış açımıza göre onları ayırdığımız tipler
Figür 1: AGN'ye bakış açımıza göre onları ayırdığımız tipler

Bir fikir ise (yukarıdaki figürde gösterilen), aslında bunların aynı cisimler olduğu, fakat onları farklı açılardan gördüğümüz için, farklı cisimlermiş gibi gözlediğimiz üzerinedir. Lakin işin detaylarına inildiğinde durumun o kadar da basit olmadığı ortaya çıkar. Örneğin bu durum, neden kuzarların çoğunlukla daha uzakta olduğunu açıklamakta zorlanır.

Seyfertler

Seyfertler sarmal galaksi biçiminde görünüyorlar ve saniyede 1042-1045 erg'lik bir enerji çıkışına sahiptirler. Güneş için bu değer saniyede yaklaşık 1033 erg'dir. Yani Güneş'ten trilyon kat kadar fazla bir ışımaya sahip olabilirler. Evrendeki dağılımları, kuazarlar ile kıyaslandığında bize daha yakındır. Kuazarlar ile oldukça benzemeleri, daha düşük parlaklığa sahip olmalarına rağmen daha yakın olmaları ve bilinen galaksilerin toplamının %10'unu oluşturmaları sebebiyle oldukça çalışılırlar. İsimlerini ise 1943 yılında bu türü ilk defa tanımlayan Carl Keenan Seyfert'ten alırlar.

Seyfertlerin yalnızca %5'i radyo bölgede parlaktır. Gama ışını bölgesinde ortalama bir ışıma sergilerken, X-ışını bölgesinde ise oldukça parlaktırlar. Seyfertler temelde iki alt türe ayrılırlar: Seyfert I ve Seyfert II. Bunların yanında Seyfert 1.2, 1.5 1.8, 1.9 ve diğer türler olarak da gruplandırılırlar.

Tip I Seyfert: Çekirdekten gelen görünür bölgedeki ışımaya ek olarak morötede ve X-ışını bölgesinde oldukça parlaktırlar. İki tür salma çizgileri gösterirler: Birkaç yüz kilometre saniyelik hızlara sahip genişlikte oldukça dar çizgiler ve yüz kilometre saniyeye kadar ulaşabilen geniş çizgiler. Geniş çizgiler, galaksiye enerjiyi sağlayan süper kütleli karadeliğin etrafındaki toplanma diskinden gelmektedir. Dar çizgiler ise, toplanma diskinde geniş çizgilerin geldiği bölgenin ötesinden gelmektedir. Her iki salma da oldukça güçlü bir biçimde iyonize olmuş gaz tarafından gelmektedir.

Tip II Seyfert: Kızılöteden de gözlendiğinde oldukça parlak görünen bir çekirdek bölgesine sahiptirler. Tayfları, yasaklanmış dar çizgiler ve güçlü dipol geçişlerinden kaynaklı geniş çizgiler gösterir.

Kuazarlar

Kuazar ismi "quasi-stellar object" (QSO) yani yarı-yıldızsı cisim kelimesinden türemiştir. Nokta kaynak gibi göründüklerinden dolayı, ilk gözlendiklerinde yıldız oldukları düşünülmüş, fakat uzaklıkları ve tayfları incelendiğinde yıldız olmadıkları ortaya çıkmıştır. İlginç bir şekilde diğer aktif galaksilere göre oldukça uzakta yer alırlar. Gözlenen en uzak kuazar z=7.085 değerine sahiptir, bu da şu anlamı taşır: Bu kuazardan aldığımız ışık, evren yaklaşık 800 milyon yaşındayken yola çıktı.

Kuazarlar merkezlerinde yer alan süper kütleli bir karadelik ve bunun etrafındaki toplanma diskinde bulunan gaz tarafından enerjisini sağlar. Toplanma diskinde bulunan gaz zamanla karadeliğin üzerine doğru çöktükçe; X-ışını, moröte, görünür bölge, kızılöte ve radyo olmak üzere çeşitli dalga boylarından elektromanyetik ışıma saçar. En parlak kuazarlar, saniyede 1048 erg'lik bir enerji çıkışı oluşturabilir ki bu da Samanyolu gibi büyük galaksilerin yaptığı ışımadan binlerce kat daha fazladır.

Blazarlar

Blazarlar, dev eliptik galaksiler şeklinde olan ve tıpkı kuazarlar gibi merkezlerinde süper kütleli bir karadelik barındıran aktif galaksilerdir Evrende gördüğümüz en enerjik olaylardan birisi olduğu için üzerlerinde çok sık çalışılır. Aslıda blazar kelimesi, optikçe şiddetli değişen (optically violent variable - OVV) kuazarları ve BL Lac cisimlerinin birleşimden oluşur. Bu isimlendirme, iki grubu bir çatı altında 1978 yılında birleştiren astronom Edward Spiegel tarafından verilmiştir. Figür 1'den de görüleceği üzere, relativistik jeti bize doğru olan aktif galaksidir. Işıkları gün veya daha az sürede değişim gösterebilen, kuvvetli ve değişken radyo kaynaklarıdır.

Radyo Galaksiler

Diğer aktif galaksi türlerine göre radyo bölgesinde çok daha şiddetli ışıma yapan aktif galaksilerdir. 10 MHz ile 100 GHz aralığında saniyede 1046 erg'lik bir ışıma yapabilirler. Gerçekleşen bu radyo ışımanın kaynağı sinkotron sürecidir. Yer aldıkları galaksiler genellikle büyük eliptik galaksilerdir. Radyo bölgede çok parlak olmalarından dolayı, kozmolojide önemli bir yere sahiptirler. Örneğin büyük patlamayı destekleyen kanıtlardan biri olan, evrenin yaşına göre yoğunluğun değişiminin incelenmesi, bizden çeşitli uzaklıklarda bulunan (aynı zamanda, zaman olarak da uzakta bulunan) radyo galaksilerin yoğunluk dağılımının incelenmesiyle mümkün olmuştur.


Ögetay Kayalı

Referanslar

1. Coles, P., & Lucchin, F. (2002). Cosmology: The Origin and Evolution of Cosmic Structure. Wiley.
2. Kılınç C., Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri, Galaksiler ve Kozmoloji ders notları
3. Maiolino, R., & Rieke, G. H. (1995). Low-Luminosity and Obscured Seyfert Nuclei in Nearby Galaxies. The Astrophysical Journal, 454, 95. https://doi.org/10.1086/176468
4. Mortlock, D. J., Warren, S. J., Venemans, B. P., Patel, M., Hewett, P. C., McMahon, R. G., … Röttgering, H. J. A. (2011). A luminous quasar at a redshift of z = 7.085. Nature, 474(7353), 616–619. https://doi.org/10.1038/nature10159
5. Wu, X.-B., Wang, F., Fan, X., Yi, W., Zuo, W., Bian, F., … Beletsky, Y. (2015). An ultraluminous quasar with a twelve-billion-solar-mass black hole at redshift 6.30. Nature, 518(7540), 512–515. https://doi.org/10.1038/nature14241

Ögetay Kayalı

Astronom. Özel ilgi alanı teorik kozmoloji, özellikle Einstein'ın görelilik kuramının modifiye edilmesi (modified gravity) üzerine uğraşıyor. Bunların yanında ender bulduğu zaman aralıklarında kafasına esince programlama, 3B modelleme, makineler, tasarım, fotoğrafçılık, resim ve satranç ile de ilgileniyor.

Ögetay Kayalı 120 makale yazdıÖgetay Kayalı tarafından yazılan tüm makaleleri gör