แอ็คทีฟกาแล็กซี
แอ็คทีฟกาแล็กซี (Active Galaxy) หรือ ดาราจักรกัมมันตะ หมายถึง กาแล็กซีที่มีนิวเคลียสเป็นแหล่งพลังงานสูงนับหมื่นเท่าเมื่อเปรียบเทียบกับกาแล็กซีทางช้างเผือก นิวเคลียสของกาแล็กซีจำพวกนี้ (Active Galaxy Nuclei เรียกย่อๆ ว่า AGN) มีขนาดใหญ่มาก เป็นที่ตั้งของมีหลุมดำขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดรังสีประเภทต่างๆ และคลื่นวิทยุที่มีความเข้มสูง แอ็คทีฟกาแล็กซีปรากฏให้เห็นโดยมีลักษณะรูปทรงสัณฐานแตกต่างกัน ได้แก่
ควอซาร์ (Quasar ย่อมาจาก Quasi-stellar radio sources) เป็นวัตถุที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยรู้จัก มันเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุที่อยู่ไกลจากโลกหลายล้านปีแสง แต่ก็ยังสามารถจับสัญญาณได้ แสดงว่า ควอซาร์มีกำลังส่องสว่างมากกว่ากาแล็กซีแบบธรรมดานับพันเท่า นอกจากนี้ควอซาร์ยังแผ่รังสีซิงโครตรอน (Synchrotron Radiation) ซึ่งเกิดจากอนุภาคความเร็วสูง เคลื่อนที่หมุนวนเป็นเกลียวในสนามแม่เหล็กที่มีความเข้มสูง ตัวอย่างเช่น ควอซาร์ 3C 273
กาแล็กซีเซย์เฟิร์ต (Seyfert Galaxy) เป็นกาแล็กซีกังหันที่ใจกลางมีความสว่างมากเป็นพิเศษ เช่น กาแล็กซีเซย์เฟิร์ตมีคุณสมบัติคล้ายควอซาร์ แต่มีกำลังส่องสว่างต่ำกว่าและแผ่คลื่นวิทยุน้อยกว่า
กาแล็กซีวิทยุ (Radio Galaxy) เป็นกาแล็กซีทรงรีที่ปลดปล่อยลำแก๊สร้อนออกจากใจกลางด้วยความเร็วสูง รวมทั้งแผ่คลื่นวิทยุออกมาด้วย กาแล็กซีวิทยุมีคุณสมบัติคล้ายควอซาร์ แต่มีกำลังสว่างน้อยกว่า ตัวอย่างเช่น กาแล็กซี NGC 5128 (Centaurus A) ในกลุ่มดาวคนครึ่งสัตว์ (Centaurus)
เบลซาร์ (Blazar) เป็นลำแสงขนาดเล็กแต่แผ่รังสีมากกว่าควอซาร์นับพันเท่า
นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า ควอซาร์ กาแล็กซีเซย์เฟิร์ต กาแล็กซีวิทยุ และเบรซาร์ อาจเป็นวัตถุประเภทเดียวกัน เพียงแต่สังเกตจากมุมที่แตกต่างจึงมีสัณฐานปรากฏที่ต่างกันดังภาพที่ 2 หากผู้สังเกตการณ์อยู่ในแนวกระแสเจ็ตที่พุ่งออกมาก็จะมองเห็นเป็นเบลซาร์ ถ้ามองเห็นในแนวเฉียงเล็กน้อยก็จะเห็นเป็นควอซาร์หรือกาแล็กซีวิทยุ แต่ถ้าสังเกตุการณ์จากด้านข้างก็จะเห็นเป็นเพียงแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ (Radio source) อย่างไรก็ตามเราสามารถเปรียบกำลังส่องสว่างของแอคทีฟกาแล็กซีแต่ละประเภทได้
อนึ่ง เนื่องจาก AGN หรือ นิวเคลียสของแอ็คทีฟกาแล็กซีมีสมบัติทางกายภาพคล้ายคลึงหลุมดำ (ฺBlack hole) เช่น หลุมดำดึงดูดทุกสรรพสิ่งจนรังสีไม่สามารถแผ่ออกมา แต่ AGN แผ่ปลดปล่อยอนุภาคด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง นักวิทยาศาสตร์จึงสันนิษฐานว่า AGN อาจมีความสัมพันธ์เชื่อมโยงกับหลุมดำ เพราะทั้งสองมีอิทธิพลทำให้อวกาศโค้งและกาลเวลายืดหด ดังนั้น AGN และหลุมดำอาจเป็นประตูเชื่อมโยงอวกาศและกาลเวลาตามทฤษฎีรูหนอน (Einstein-Rosen Bridge) ซึ่งเป็นช่องทางลัดในการเดินทางตัดโค้งของอวกาศ
ชนิดของกาแล็กซีแอคทีฟ
กาแล็กซีแอคทีฟมีการแผ่พลังงานหลากหลายรูปแบบ บางกาแล็กซีแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารุนแรงในช่วงคลื่นวิทยุ บางกาแล็กซีแผ่คลื่นรุนแรงในช่วงคลื่นอินฟราเรด อุลตร้าไวโอเล็ต และเอกซเรย์ เราอาจแบ่งกาแล็กซีแอคทีฟออกเป็นชนิดหลักๆ ได้ดังนี้
- กาแล็กซีเซย์เฟริท (Seyfert Galaxies) ลักษณะโดยทั่วไป คล้ายกาแล็กซีกังหัน แต่มีการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรุนแรงราว จากบริเวณใจกลางขนาดเล็กของกาแล็กซี มีพลังงานมากกว่า 100 เท่า ของกาแล็กซีทางช้างเผือกทั้งดวง
- กาแล็กซีวิทยุ(Radio Galaxies) เป็นกาแล็กซีแอคทีฟที่มีเจ็ทส์พุ่งออกมาทั้งสองข้างจากใจกลางกาแล็กซี เนื่องจาก
มีทิศทางหันด้านข้างตรงมายังโลก ทำให้แลเห็นใจกลางของกาแล็กซีได้ไม่เด่นชัดนัก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากใจกลางกาแล็กซีจึงถูกดูดกลืน และบดบังโดยสารระหว่างดาวและหมู่ดาวภายในกาแล็กซีเอง ส่วนเจ็ทส์ทั้งสองนั้นเมื่อพุ่งออกสู่อวกาศด้านบนและด้านล่างของระนาบกาแล็กซี แล้วกระแทกเข้ากับสารระหว่างดาวที่เบาบางระหว่างทางที่พุ่งออกไป ปลายสุดจะเกิดเป็นจุดร้อน (Hot Spot) ล้อมรอบด้วยกลุ่มก๊าซร้อนขนาดมหึมา แลดูลูกตุ้มสองข้าง และมีการแผ่คลื่นวิทยุรุนแรงมาก จึงถูกเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า แหล่งกำเนิดวิทยุลูกตุ้มคู่
กล้องอวกาศฮับเบิล
- ควอซาร์ (Quasars) เป็นกาแล็กซีแอคทีฟที่อยู่ห่างไกลมากที่สุด และเยาว์วัยมากที่สุดเช่นกัน ควอซาร์ถูกค้นพบครั้งแรกในปีค.ศ. 1960 เป็นวัตถุท้องฟ้าที่สร้างความประหลาดใจให้กับวงการดาราศาสตร์มากที่สุด จนนำไปสู่การไขความลับมากมายของกาแล็กซีแอคทีฟ
- บลาซาร์ (Blazars) เป็นกาแล็กซีวิทยุที่หันทิศทางของเจ็ทส์พุ่งตรงมายังโลกของเรา ซึ่งส่งผลให้เราสังเกตเห็นปรากฏการณ์ต่างๆ แตกต่างไปจากกาแล็กซีแอคทีฟชนิดอื่นเป็นอย่างมาก และเปิดโอกาสให้เราได้ศึกษาค้นคว้าคุณสมบัติของกาแล็กซีแอคทีฟในอีกแง่มุมหนึ่งที่สำคัญ
นอกจากนี้แล้ว กาแล็กซีแอคทีฟแต่ละชนิดยังได้แบ่งแยกออกเป็นชนิดย่อยๆอีกหลายชนิด
การแผ่พลังงานของกาแล็กซีแอคทีฟ
กาแล็กซีแอคทีฟมีคุณสมบัติที่น่าตื่นตาตื่นใจเป็นอย่างมาก ในการเป็นวัตถุที่มีในการแผ่พลังงานออกมามากที่สุดในฟากฟ้า ด้วยกลไกที่สำคัญและโดดเด่นมากที่สุดคือ แหล่งพลังงานจากผลของสนามแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของ หลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive Black Hole) ภายในใจกลางของกาแล็กซี พร้อมด้วยเจ็ทส์ที่พุ่งออกมาจากใจกลางนี้สู่อวกาศอย่างรุนแรง รวดเร็ว และยาวไกล นำพาพลังงานมหาศาลออกสู่ภายนอก
เมื่อนักดาราศาสตร์ตรวจสอบลึกลงไปในบริเวณส่วนกลางของกาแล็กซีแอคทีฟ ก็พบแกนกลางซึ่งเป็นหลุมดำมวลยิ่งยวด ล้อมรอบด้วยสสารที่ถูกแรงดึงดูดของหลุมดำมวลยิ่งยวดนี้ ไหลวนเข้ามาแล้วก่อตัวเกิดเป็นแอคเครชั่นดีสค์ (Accretion Disk) และเรียกแกนกลางนี้ว่า แกนกลางกาแล็กซีแอคทีฟ (Active Galactic Nuclei, AGN)
หลุมดำมวลยิ่งยวด (Supermassive Black Hole)
ที่จุดศูนย์กลางของกาแล็กซีแอคทีฟ เป็นที่อยู่ของมวลสารขนาดมหึมาอัดแน่นอยู่ในปริมาตรเล็กๆ มีแรงโน้มถ่วงมหาศาลดึงดูดสสาร และอนุภาคต่างๆโดยรอบเข้ามาสู่ใจกลางของกาแล็กซี พลังงานศักย์โน้มถ่วงของสสารถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจลน์ อนุภาคต่างๆวิ่งเข้ามาด้วยความเร็วสูงเกิดการชนกันเอง ทำให้เปลี่ยนพลังงานจลน์เป็นพลังงานความร้อน สสารบางส่วนแปรเปลี่ยนจากมวลสารไปเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามสมการ E = mc2
แอคเครชั่นดีสค์ (Accretion Disk)
แอคเครชั่นดีสค์ เป็นก๊าซร้อนที่ประกอบด้วยอะตอม และไอออนซ์ของธาตุต่างๆ รวมทั้งอิเลคตรอนอิสระ และอนุภาคพลังงานสูงมากมาย ที่ถูกดึงดูดโดยแรงโน้มถ่วงจากหลุมดำมวลยิ่งยวด ไหลวนไปรอบๆแกนกลางของกาแล็กซี มีลักษณะการสะสมพอกพูน จนแลดูคล้ายแผ่นจาน ก๊าซร้อนที่อยู่ด้านบน ด้านล่าง และภายในของแอคเครชั่นดีสค์มีการผลิตรังสีอุลตร้าไวโอเล็ต และรังสีเอกซเรย์ออกมามากมาย รังสีเหล่านี้จะไปกระตุ้นให้สารระหว่างดาวที่อยู่รอบๆเกิดการไอออไนซ์แล้วแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเหมือนกับเนบิวลาเรืองแสง
ส่วนรังสีอินฟราเรดได้มาจากการที่เม็ดฝุ่นในวงแหวนของเมฆโมเลกุล ที่อยู่ล้อมรอบกาแล็กซีแอคทีฟดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงเอาไว้ แล้วจึงแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา
