Astronomiczny Obiekt Miesiąca: Listopad 2021

< poprzedni Archiwum następny >

Linia zjonizowanego żelaza w radiogalaktyce CGCG 292–057

Aktywne jądra galaktyczne to supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach dużych i masywnych galaktyk, ściągające na siebie w szybkim tempie okoliczną materię. Jednak galaktyki można podzielić na trzy główne typy: spiralne, eliptyczne i nieregularne. Gdy galaktyka eliptyczna wczesnego typu albo galaktyka spiralna lub nieregularna późnego typu złączą się ze sobą, rezultatem może galaktyka w kształcie litery X, jasnym i wyraźnym na falach radiowych.

W centrum CGCG 292-057 można zaobserwować zjonizowane atomy. W jej aktywnym jądrze występują linie emisyjne typowe dla atomów takich jak O+, N+, S+. To tak zwany obszar jądrowych linii emisyjnych o niskiej jonizacji (ang. Low-Ionization emission line-region, LINER). Z kolei na obserwowaną morfologię CGCG292-057 składa się wiele składników o różnych rozmiarach. Galaktyka ma zewnętrzne płaty radiowe sięgające w kosmos nawet na około 230 kpc oraz wewnętrzne płaty o rozmiarach dochodzących do 20 kpc. Wiemy też, że aktywne galaktyki posiadają dwa przeciwległe dżety emanujące z ich silnika centralnego, czyli supermasywnej czarnej dziury, i liczące nawet do kilku milionów lat. Zjawisko aktywności ma jednak z natury charakter przerywany. W przypadku CGCG 292−057 możemy być świadkami występowania wszystkich tych procesów, uwidaczniających się w złożonej morfologii dżetów radiowych i płatów, a także galaktyki macierzystej.

Ze względu na obecność tych osobliwych cech galaktyki astronomowie z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie opublikowali szczegółową analizę ogólnych właściwości spektralnych aktywnego jądra CGCG 292−057, porównując je przy tym z innymi pobliskimi LINERami badanymi na falach rentgenowskich. Było to możliwe dzięki danym zebranym przez obserwatorium rentgenowskie Chandra i wykorzystaniu bezprecedensowego połączenia doskonałej rozdzielczości kątowej i wysokiej czułości instrumentu o nazwie Advanced Chandra Imaging Spectrometer.




Dla aktywnego jądra galaktyki zarejestrowano łącznie 393 zliczeń w zakresie 0,5-7,0 keV w promieniu 2,5 sekundy łuku. Otacza je obszar emisji rozproszonej o niskiej jasności powierzchniowej. Dokładnie przestudiowano Funkcję rozrzutu punktowego Chandry i profil jasności powierzchni. Dzięki temu udało się znaleźć dowody na obecność nadwyżki składowej emisji promieniowania rentgenowskiego na odległościach kiloparsekowych od jądra galaktyki, która została określona ilościowo testem Kołmogorowa- Smirnowa. Zatem występuje nadwyżka emisji pojawiająca się w odległości około 5 kiloparseków od centrum badanego obiektu, a jej temperatura wynosi 0,8 keV. Wynika to z kompresji i ogrzewania frakcji rozproszonego ośrodka międzygwiazdowego, nagrzewanego poprzez ekspansję niewielkich dżetów emitujących promieniowanie na falach radiowych.

W widmie rentgenowskim jądra CGCG 292-057 w zakresie 0,5-7 keV wyraźnie uwidacznia się linia zjonizowanego żelaza. Odpowiada jej energia bliska 6,7 keV. Nie ma natomiast neutralnego odpowiednika linii żelaza w energii 6,4 keV. Widmo to zbadano z wykorzystaniem modelowania komputerowego, zakładając różne modele emisji. Ostatecznie zespół doszedł do wniosku, że próba dopasowania prostego widma potęgowego lub termicznego musi skutkować uzyskaniem w danym modelu niefizycznych wartości indeksów energetycznych fotonów, lub – z drugiej strony – bardzo wysokich i nieograniczonych temperatur plazmy. Najlepsze dopasowanie uzyskuje się z kolei przy założeniu modelu fenomenologicznego, na który składa się stosunkowo strome widmo o nachyleniu ~1,8. Kontinuum emisji rentgenowskiej zostaje w nim pochłonięte przez stosunkowo dużą ilość zimnego materiału, z atomami wodoru (rzędu 10²³ cm^-2) częściowo rozproszonymi przez obłok zjonizowanego gazu. Jasność emisji rentgenowskiej kontinuum jądra galaktyki jest w tym modelu rzędu 10⁴¹erg s^-1. Zjonizowany materiał gazowy znajduje się w odległości około 0,02 lat świetlnych od rejonu szerokopasmowej emisji źródła. Widmo ma obserwowaną szerokość równoważną linii Fe XXV Kα, która jest rzędu 0,3 keV.

W omawianej pracy ogólne cechy widmowe jądra galaktyki CGCG 292-057 porównano też z cechami widm innych pobliskich galaktyk typu LINER badanych w zakresie rentgenowskim. Autorzy zwracają uwagę na to, że CGCG 292-057 wydaje się „niedoświetlona” w zakresie fal rentgenowskich ze względu na jasność swojego dysku bolometrycznego, a jednocześnie jest zbyt jasna w zakresie radiowym, a dokładniej na płaszczyźnie jasność radiowa – tempo akrecji. Warto dodać, że w klasyfikacji CGCG 292−057 znajduje się niemal dokładnie między populacjami Seyferts+LINER. Mogą to być również galaktyki dyskowe i radiogalaktyki, które zazwyczaj mają budowę eliptyczną.


Oryginalna publikacja: K. Balasubramaniam, Ł. Stawarz, V. Marchenko, M. Sobolewska, C. C. Cheung, R. Thimmappa, and E.Kosmaczewski, Chandra View of the LINER-type Nucleus in the Radio-Loud Galaxy CGCG 292057: Ionized Iron Line and Jet-ISM Interactions, 2020, The Astrophysical Journal, 905, 148.

Przedstawione wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Astrofizyki Wysokich Energii Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. W badaniach wykorzystano dane pozyskane z Archiwum Danych Chandra. Praca została częściowo sfinansowana w ramach grantu NCN 2016/22/E/ST9/00061.



Kontakt:

Karthik Balasubramaniam Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego K.Balasubramaniam [at] oa.uj.edu.pl