La גלקסיה ספירלית עם מרכז פעיל M77קוטלג גם כ-NGC 1068, זהו אחד מאותם עצמים ששובים אתכם ברגע שלומדים מעט על ההיסטוריה שלו. לא רק שהוא כוכב ספירלי ענק וזוהר מאוד, אלא שהוא גם מעבדה קוסמית מושלמת לחקר מה קורה כאשר... חור שחור סופר מאסיבי זה נכנס למצב "חיה" ומתחיל לטרוף חומר ללא הרף.
בגלקסיה הזו, הם מתערבבים היווצרות כוכבים אינטנסיבית, מבנים ספירליים מוגדרים היטבM77 הוא כוכב אנרגטי במיוחד עם סביבה מיתולוגית מוזרה, שכן הוא נמצא בקבוצת הכוכבים קאטוס, מפלצת הים מהאגדה על פרסאוס ואנדרומדה. בואו נבחן ברוגע את כל מה שאנחנו יודעים על M77, תוך הסתמכות הן על תצפיות היסטוריות והן על הנתונים העדכניים ביותר שהתקבלו באמצעות [לא ברור - אולי "טלסקופים מרחביים"]. טלסקופים כמו האבל או VLT של ESO.
מהי הגלקסיה הספירלית M77 והיכן היא ממוקמת?
מסייה 77 הוא גלקסיה ספירלית מוטית סוג סייפרט ממוקם במרחק של כ-47 מיליון שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים צטוס, דבר הממקם אותו קרוב יחסית מבחינה קוסמית, קרוב מספיק כדי לאפשר מחקר של המבנה הפנימי שלו בפירוט מרהיב באמצעות טלסקופים מודרניים.
הקוטר הכולל שלו מוערך בכ- 170.000 שנות אורזה הופך אותו לגדול בהרבה משביל החלב. האזורים הבהירים ביותר באזור המרכזי שלו משתרעים על פני כ-120.000 שנות אור, אך תמונות בחשיפה ארוכה חשפו דיסקה חיצונית חלשה בהרבה המשתרעת הרבה מעבר לגבול הראשוני הזה.
מנקודת המבט שלנו, M77 נראה כמעט חזיתית. אוריינטציה "מולנו" זה מאפשר לך להעריך בבירור את הזרועות הספירליות שלו, את אזורי האבק הכהה ואת האזורים שבהם כוכבים נולדים, אשר צבועים בגוונים אדמדמים וכחלחלים בתמונות של פילטרים שונים.
מיקומה השמימי, בלב קבוצת הכוכבים מפלצת הים, מתאים היטב למסורת המיתולוגית היוונית. קטוס מקושר לסיפור על פרסאוס ואנדרומדהבסיפור, מפלצת ים עמדה לטרוף את הנסיכה עד שהגיבור התערב. כיום, באותו פיסת שמיים, אנו מוצאים את M77 זורח כאחד העצמים המעניינים ביותר באזור.
היסטוריה של גילוי ותצפית
הגלקסיה M77 הייתה התגלה בשנת 1780 על ידי האסטרונום הצרפתי פייר משאןצופה בלתי נלאה ששיתף פעולה בשיתוף פעולה הדוק עם שארל מסייה. באותה תקופה, עם זאת, לא היה מושג שעצמים אלה היו גלקסיות אחרות; הם נחשבו לערפיליות או צבירים.
כאשר מסייר כלל את זה ברשימה שלו קטלוג מפורסם של עצמים בשמיים עמוקים, פירש זאת בתחילה כ צביר כוכבים מפוזרהיה צורך להמתין להתפתחות האסטרונומיה המודרנית ולשיפור הרזולוציה והרגישות של טלסקופים כדי לאשר שמדובר למעשה בגלקסיה חיצונית ענקית.
בתוך קטלוג מסייה, M77 בולט כ אחת הגלקסיות הגדולות והבהירות ביותרלמעשה, מבין עצמים הנחשבים קרובים יחסית, זוהי אחת הגלקסיות הרחוקות ביותר ברשימה כולה, מה שכבר נותן לנו מושג עד כמה עוצמת הזוהר הפנימית שלה.
בעזרת טלסקופים חובבים בגודל בינוני, M77 נראה כ כתם מעוגל ומפוזר, שניתן לזהותו בקלות ליד כוכב בעוצמה 10. למרות שהזרועות הספירליות אינן ניתנות להבחנה בעין בלתי מזוינת, צופה מנוסה יכול לחוש את המבנה הספירלי שלו בתנאי שמיים טובים וקצת סבלנות.
מבנה כללי של ה-M77: דיסקים, זרועות ומוטות
אחת ההפתעות הגדולות של M77 היא מורכבותו הפנימית. אנחנו לא עוסקים בספירלה פשוטה, אלא ב... גלקסיה ספירלית מוטית עם מספר מוטות ודיסקה חיצונית חלשה המשתרעת הרבה מעבר לאזורים שבהם הבהירות ניכרת ביותר.
במרכז, תצפיות אינפרא אדום חשפו לפחות שני פסים ברורים ונפרדיםהפס הפנימי ביותר, שאורכו כ-3 קילופארסק, נראה בבירור רק באורכי גל אינפרא אדום, שם האבק פחות אטום. הפס הראשי, ארוך בהרבה, מגיע לכ-17 קילופארסק.
הסורגים האלה כנראה קשורים ל- ארגון הזרועות הספירליות ורצועות האבק שאנו רואים ברוב התמונות. משהו דומה קורה בגלקסיות מוטיות אחרות, כמו NGC 5248, שבהן נוכחותו של מוט ראשי ככל הנראה מסייעת לתעל גז לעבר האזורים הפנימיים של הגלקסיה, ומזין הן את היווצרות הכוכבים והן את הפעילות בגרעין.
ישנן אינדיקציות, אם כי עם מקום לספק מסוים, שייתכן שיש אפילו יותר פנימה, פס קטן וקשה יותר לזיהויבכל מקרה, מה שברור הוא של-M77 יש ארכיטקטורה מורכבת, שבה מוטות, דיסקים וזרועות פועלים באינטראקציה דינמית.
מסביב לכל זה יש דיסק חיצוני חלש המשתרע על פני כ-170.000 שנות אור. דיסקה זו נראית בצורה הטובה ביותר בתמונות בעלות חשיפה ארוכה מאוד והיא מכילה גם אזורי יצירת כוכבים, אם כי הרבה פחות עוצמתיים וצפופים מאלה שנצפו באזורים הפנימיים.
זרועות ספירליות, אבק וצבעים: כוכבים צעירים וישנים
אם נבחן את הופעתה של M77 בתמונות של האבל או VLT, הדבר הראשון שבולט הוא... יופי זרועותיה הספירליות המפותלותזרועות אלה חצויות ברצועות של אבק כהה ומנוקדות באזורים בהירים של היווצרות כוכבים.
ב אזורים פנימיים של הגלקסיה אור הכוכבים הצעירים והחמים שולט. כוכבים אלה, בשילוב עם גז מיונן, מעניקים גוון כחלחל לתמונות רחבות פס וזוהר אדמדם באזורי H-alpha, שם פליטת מימן מעוררת בעוצמה רבה.
ככל שאנו מתרחקים מהמרכז, מראה הגלקסיה משתנה. בחלקים החיצוניים ביותר של הזרועות והדיסקה, האור הופך יותר צהבהב וכתוםזה מאפיין אוכלוסיית כוכבים מבוגרת יותר. זה מצביע על כך שגל חזק של היווצרות כוכבים התרחש בעבר, וכעת כוכבים בעלי מסה נמוכה יותר וגיל גבוה יותר שולטים.
לאס אזורי יצירת כוכבים הם בולטים ככתמים אדמדמים וסיבים. בפנים, אזורים אלה נוטים להיראות ורודים יותר מכיוון שהגז והכוכבים מעורבבים מאוד. לקראת קצה הדיסקה, גז שולט ויוצר מבנים דקים, מוארכים, דמויי חוט, שנראים אדומים עזים יותר.
תצפיות שנעשו באמצעות מכשיר FORS2 ב-VLT, במסגרת תוכנית ההסברה "ESO Cosmic Gems", אפשרו לנו להבחין בבהירות רבה בניגוד בין כוכבים צעירים הם כחלחלים, כוכבים בוגרים הם צהובים וערפיליות פליטה אדמדמות. באותן תמונות, ניתן לראות גם גלקסיות רחוקות הרבה יותר כנקודות קטנות ומטושטשות, מה שמדגיש עוד יותר את גודלה של M77.
גלקסיית התפרצות כוכבים: אזורים של היווצרות כוכבים גבוהה
בנוסף לליבה הפעילה שלה, M77 נחשב אונה גלקסיה עם התפרצות כוכבים (התפרצות כוכבים)מכיוון שהוא מכיל אזורים עצומים שבהם כוכבים נוצרים בקצב גבוה מאוד. אזורים אלה של היווצרות כוכבים אינטנסיבית מפוזרים בעיקר סביב הליבה ולאורך הזרועות הפנימיות.
בסביבת M77 זוהו כמה מהבאים: אזורי יצירת הכוכבים הבהירים ביותר ידוע ברדיוס של כ-100 מיליון שנות אור סביב שביל החלב. כלומר, בסביבתנו הקוסמית הרחבה יותר, מעט גלקסיות מציגות אזורי יצירת כוכבים בהירים כמו אלה של M77.
"מפעלי הכוכבים" הללו מסומנים בבהירות חזקה ב קווי פליטה כגון אלפא מימןועל ידי ריכוז גבוה של גז ואבק אשר, למרות הסתרת חלק מהאור הנראה, ניכר גם באינפרא אדום. צבירי כוכבים צעירים נוצרים שם, אשר בסופו של דבר יאכלסו את דיסקת הגלקסיה.
העובדה ש-M77 משלב גרעין פעיל והתפרצות כוכבים עזה מרמזת על כך הדינמיקה של גז בגלקסיה קשורה קשר הדוק למוטות ולזרועות הספירליות.מבנים אלה מתעלים חומר לעבר האזורים המרכזיים, ומזינים הן את החור השחור הסופר-מאסיבי והן את העננים שבהם נוצרים כוכבים חדשים.
M77 כגלקסיית סייפרט: גרעין גלקטי פעיל מאוד
אחד ההיבטים שעוררו את העניין הרב ביותר ב-M77 הוא סיווגו כ... גלקסיית סייפרט מסוג IIגלקסיות סייפרט הן תת-סוג של גרעינים גלקטיים פעילים (AGN) המאופיינים בפליטת כמות גדולה של קרינה מאזורם המרכזי.
במקרה של M77, תצפיות מצביעות על כך ש הליבה בהירה וקומפקטית במיוחד.פליטה עצומה זו נובעת מחומר הנופל על חור שחור סופר-מאסיבי בלב הגלקסיה. כאשר החומר צולל לעבר החור השחור, הוא מתחמם, נדחס ומשחרר כמויות עצומות של אנרגיה.
ישנה ייחודיות מסוימת בסיווג של M77: למרות שהוא מופיע כ- סייפרט סוג IIמספר מחקרים הציעו כי אופיו הפנימי דומה יותר לסוג סייפרט I, שאנו רואים "מוסווה" כסוג II עקב כיוון הדיסק המרכזי שלו ביחס אלינו. במילים אחרות, הגיאומטריה ונוכחות האבק עשויים לטשטש חלק מהאזורים הפנימיים ביותר.
הליבה הפעילה של ה-M77 כה חזקה עד כי הוא זורח בבהירות כמעט על פני כל הספקטרום האלקטרומגנטיקרני רנטגן, קרינה אולטרה סגולה, אור נראה, אינפרא אדום וגלי רדיו. מגוון פליטות זה הפך את M77 למטרה מרכזית להבנת אופן פעולתם של חורים שחורים סופר-מאסיביים במרכזי גלקסיות.
ברדיו, לדוגמה, הליבה של M77 ידועה בשם צטוס א'מקור עוצמתי במיוחד. תצפיות ברזולוציה גבוהה, כמו אלו שבוצעו באמצעות מערכי טלסקופי רדיו VLBA, אפשרו מעקב מפורט מאוד אחר מבני הגז וה... מייזרים של מים שמקיפים את החור השחור המרכזי.
החור השחור הסופר-מאסיבי ודיסקת הצבירה
בלב M77 שוכן חור שחור סופר-מאסיבי עם מסה של כ-10 מיליון שמשותדיסקת צבירה ענקית, בקוטר של כ-5 שנות אור, זוהתה סביבה, המכילה מולקולות מים ורכיבי גז ואבק אחרים.
דיסקת הצבירה הזו אחראית ישירות על ה- פליטה עזה של קרינה באנרגיה גבוהה שאנו צופים בו. כאשר חומר נופל לתוך החור השחור, חיכוך ודחיסה מעלים את הטמפרטורה שלו לערכים קיצוניים, ומייצרים קרני רנטגן, ואולי גם קרני גמא, יחד עם זוהר חזק באינפרא אדום וברדיו.
מחקרים שבוצעו באמצעות הטלסקופ הגדול מאוד (VLT) בסביבות שנת 2003 סיפקו ראיות לקיומו של טבעת של גז ואבק סביב הדיסקמחקרים אלה, כמו זה שהובילו יפה ועמיתיו, סייעו לחדד את מודל ה"טורוס" של חומר המקיף גרעינים פעילים רבים, וחוסם או מאפשר לקרינה לעבור דרכו בהתאם לזווית שממנה היא נצפית.
כל הסט הזה - חור שחור, דיסקת צבירה, טורוס אבק, מזרני מים - הופך את M77 דוגמה לספר לימוד להבנת הפיזיקה של גרעינים פעיליםנתוני הרדיו, האינפרא אדום, האופטיקה וקרני ה-X המשולבים משתלבים במסגרת הכללית של מודלי גלקסיות סייפרט, אך עם פרטים משלהם שעדיין נחקרים.
צביר הכוכבים הקומפקטי במרכז הגלקסיה
בנוסף לחור השחור ולדיסקה שלו, במרכזו של M77 נמצא גם צביר כוכבים מסיבי וקומפקטי מאודצביר זה מוערך בגילו בין 500 מיליון ל-1.600 מיליון שנים, וגודלו כ-50 פארסק.
למרות שהוא משתרע על שטח קטן יחסית, אשכול זה תורם לכ- 7% מההארה הכוללת של הליבהמשמעות הדבר היא שגם בנוכחות AGN בהיר במיוחד, התרומה הכוכבית משמעותית ומהווה חלק חשוב במאזן האנרגיה במרכז הגלקסיה.
הנוכחות המשולבת של צביר כוכבים צפוף וחור שחור סופר-מאסיבי מרמזת על כך ש... ההיסטוריה של היווצרות כוכבים בליבת M77 הייתה אינטנסיביתסביר להניח שהדינמיקה של המוט והזרועות עצמן הובילה גז לעבר המרכז במשך מאות מיליוני שנים, מה שמזין את צמיחתם של הצביר ושל החור השחור כאחד.
קרינה על פני כל הספקטרום: מקרני רנטגן ועד גלי רדיו
M77 הפכה למטרה מרכזית עבור משימות חלל ומצפי כוכבים החוקרים את השמיים ב אורכי גל שוניםהגלקסיה פולטת באופן יוצא דופן קרני רנטגן, קרינה אולטרה סגולה, קרינה נראית, קרינה אינפרא אדום ורדיו, מה שמאפשר לנו לצייר תמונה מלאה מאוד של מה שקורה בתוכה.
En צילומי רנטגןהגרעין הפעיל בולט כמקור רב עוצמה המקושר לדיסק הצבירה של החור השחור הסופר-מאסיבי. פליטה אנרגטית זו מווסתת עוד יותר על ידי נוכחות גז ואבק, אשר סופגים חלק מהקרינה ופולטים אותה מחדש באורכי גל אחרים.
ב אור אולטרה סגול ואור נראהתצפיות האבל חושפות את בהירות הליבה, את הצבירים הכחולים של כוכבים צעירים ואת ענני האבק המתפתלים בין הזרועות הספירליות. האור האדום ממימן מיונן, הבולט מאוד בכמה מרוכבי צבע, מדגיש את אזורי יצירת הכוכבים הפעילים ביותר.
En אינפרא אדוםטלסקופים כמו ה-VLT ומכשירים אחרים חושפים את פיזור האבק החם והמבנים המוסתרים מאוד באור הנראה. באורכי גל אלה נראים בצורה הברורה ביותר הפס הפנימי והאזורים העמוקים יותר של הגלקסיה.
En רָדִיוֹבנוסף למקור המרכזי Cetus A, זוהו גם מאזרי מים הקשורים לדיסק המקיף את החור השחור. מאזרים אלה מאפשרים מדידות מדויקות ביותר של מהירויות גז והערכה ישירה של המסה של העצם המרכזי, דבר בסיסי לאימות מודלים תיאורטיים.
M77 בסביבתו הקוסמית: קבוצת M77
מסייה 77 אינו מבודד בחלל, אלא הוא ה חבר דומיננטי בקבוצה קטנה של גלקסיותקבוצה זו, המכונה בדיוק בשם קבוצת M77, כולל עצמים כגון NGC 1055, NGC 1073, UGC 2161, UGC 2275, UGC 2302, UGCA 44 ומרקאריאן 600.
להיות הגלקסיה הראשית של הקבוצה פירושו ש M77 מפעילה השפעה כבידתית על שכניהולהיפך. אינטראקציות מהעבר או מההווה, למרות שלא תמיד היו נראות לעין בלתי מזוינת, ייתכן שמילאו תפקיד בחלוקה מחדש של גז ובהפעלת אזורי הליבה והכוכבים כאחד.
על ידי לימוד M77 בהקשר של הקבוצה שלה, אסטרונומים יכולים להשוות רמות היווצרות כוכבים, סוגי גרעינים ומורפולוגיות בין גלקסיות שונות. זה עוזר להבין האם הפעילות של M77 היא יוצאת דופן או שהיא מגיבה לדפוסים כלליים יותר הקשורים לאבולוציה של קבוצות גלקסיות.
קבוצת הכוכבים צטוס והקשר המיתולוגי
האזור בשמיים שבו M77, קבוצת הכוכבים של צטוסיש לה רקע מיתולוגי עשיר מאוד. בסיפור פרסאוס ואנדרומדה, קטוס מייצג את מפלצת הים שהייתה אמורה לטרוף את הנסיכה, כבולה לסלע כקורבן, עד שפרסאוס מתערב עם ראשה של מדוזה.
בשמי הלילה, מיתוס זה משתקף ב מספר קבוצות כוכבים סמוכותפרסאוס, אנדרומדה, קסיופיאה, קפאוס והסוס המכונף פגסוס. קטוס תופס אזור דרומי יותר, קרוב יותר לאלה שהקדמונים קישרו למים, עמדה התואמת את אופיו כיצור ימי.
בתוך Cetus, M77 נחשב אחד העצמים המעניינים ביותר בשמיים עמוקיםלא רק שהוא מרהיב, אלא שניתן לצפות בו גם באמצעות טלסקופים חובבים ממקומות חשוכים יחסית. עם זאת, כל מי שמסתכל דרך העינית יראה רק ענן מפושט; הפרטים העדינים שאנו מכירים בזכות האבל, VLT ומכשירים אחרים נשארים מעבר לטווח הראייה הישיר.
השילוב של מסורת מיתולוגית וקוסמולוגיה מודרנית זה הופך את M77 לעצם אטרקטיבי במיוחד עבור מדע פופולרי. זה מאפשר לנו לעבור מההיסטוריה הקלאסית לפיזיקה של חורים שחורים סופר-מאסיביים מבלי לעזוב את אותו אזור בשמיים.
כשמסתכלים עליה כמכלול, הגלקסיה הספירלית עם מרכז פעיל M77 מציגה את עצמה כ... שילוב מרתק של יופי ויזואלי, מורכבות דינמית ואלימות אנרגטית קיצוניתממדיו העצומים, המוט הכפול, הדיסקה החיצונית החלשה, התפרצות הכוכבים, החור השחור הסופר-מאסיבי, הצביר הקומפקטי והפליטה על פני כל הספקטרום הופכים אותו ל"הכל באחד" אמיתי להבנת האופן שבו גלקסיות פעילות מתפתחות ואיזה תפקיד ממלאים גרעינים מסוג סייפרט ביקום הסמוך.
