اخترشناسان در دهه ۱۹۷۰میلادی یک منبع رادیویی فشرده در مرکز کهکشان راه شیری شناسایی کردند و نامش را کمان ای (A) گذاشتند. پس از چندین دهه مشاهده و گرداوری شواهد، این نظریه مطرح شد که منبع این انتشارهای رادیویی یک سیاهچاله غولپیکر است. از آن زمان به بعد، اخترشناسان به این نظریه تأکید داشتند که سیاهچالههای غولپیکر در قلب هر کهکشان بزرگ در جهان وجود دارند.
اکثر مواقع، این سیاهچالهها آرام و نامرئی هستند و همین عامل مشاهدۀ مستقیم آنها را غیرممکن میسازد؛ اما در طی زمانی که موادی به درون این سیاهچالهها نفوذ پیدا میکند، آنها تشعشعاتی ساطع کرده و میدرخشند. ماحصل این کار، آزاد شدن نوری بیشتر از بقیه قسمتهای کهکشان است. این مراکز درخشان را هستههای کهکشانی فعال نامگذاری کردند که قویترین مدرک برای وجود سیاهچالههای غولپیکر به شمار میروند. لازم به ذکر است که انفجارهای عظیم نوری مشاهدهشده از هستههای کهکشانی فعال از خودِ سیاهچالههای غولپیکر نشئت نمیگیرند.
درواقع دانشمندان به این نکته پی بردند که هیچچیز، حتی نور، همتوان گریز از افق رویداد سیاهچاله (Event horizon) را ندارد؛ اما انفجار عظیم تشعشعات که شامل نشر رادیویی، ریزموج، فروسرخ، فرابنفش، پرتوایکس و پرتوگاما میشود، از مادۀ سردی سرچشمه میگیرند که سیاهچالهها را احاطه میکند. اینها قرصهای برافزایشی (accretion disc) را پدید میآورند که به دور سیاهچالههای غولپیکر میچرخند و مواد لازم برای تغذیۀ سیاهچالهها را فراهم میکنند. نیروی باورنکردنی گرانش در این ناحیه تا آنجایی مواد این قرص را متراکم میکند تا دمای آن به میلیونها درجه کلوین برسد. این عامل باعث ایجاد تشعشعات درخشان شده و نوعی انرژی الکترومغناطیسی پدید میآورد. تودهای از مواد داغ هم در بالای قرص برافزایشی شکل میگیرد و میتواند فوتونها را تا انرژیهای پرتوایکس پراکنده نماید.
احتمال دارد قسمت بزرگی از تابش ِ هستههای کهکشانی فعال در اثر گاز و گردوغبار میان ستارهای در نزدیکی قرص برافزایشی انسداد پیدا کند، اما این حجم از تابش در قالب نور فروسرخ بازتاب مییابد. بدین ترتیب، قسمت اعظم طیف الکترومغناطیسی از طریق برهمکنش ماده سرد با سیاهچالههای غولپیکر ایجاد میشود. برهمکنش میان میدان مغناطیسیِ در حالِ چرخش سیاهچاله غولپیکر و قرص برافزایشی منجر به تولید جتهای مغناطیسی قدرتمندی میشود که مواد را با سرعت نور در بالا و پایین سیاهچاله منعکس میکنند. این جتها میتوانند صدها هزار سال نوری گستردگی یابند و دومین منبع بالقوۀ تابش مشاهدهشده هستند.
دانشمندان هستههای کهکشانی فعال را عمدتاً به دودسته تقسیم میکنند که از آنها با عناوین هستههای رادیویی آرام و هستههای رادیویی پرسروصدا یاد میشود. دسته رادیویی پرسروصدا به آن دسته از هستههای کهکشانی فعال اطلاق میشود که تابشهای رادیویی آنها براثر جت و قرص برافزایشی تولید میشود. هستههای کهکشانی رادیویی آرام سادهتر هستند؛ طوری که انتشار جت در آنها قابلاغماض و ناچیز است. کارل سیفرت (Carl Keenan Seyfert) نخستین دستۀ هستههای کهکشانی فعال را در سال۱۹۴۳ مورد شناسایی قرارداد و نام او بر روی این اجرام گذاشته شد.
کهکشانهای سیفرت نوعی از هستههای کهکشانی فعال هستند که به خاطر خطوط تابششان شناختهشده و به دودسته تقسیم میشوند. کهکشانهای سیفرت نوع اول دارای خطوط تابش نوری باریک و پهن هستند که وجود ابرهایی از گاز چگال در آنها را اثبات میکند. سرعت گاز در نزدیکی هسته بین ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰کیلومتر بر ثانیه تخمین زده میشود. کهکشانهای سیفرت نوع دوم فقط خطوط تابش باریکی دارند. این خطوط باریک در اثر ابرهای گازی چگالی به وجود میآیند که در فاصله زیادی از هسته قرار دارند و سرعت گاز آنها به ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه میرسد. علاوه بر سیفرت، زیرمجموعههای دیگری از کهکشانهای رادیویی آرام وجود دارد که ازجمله آنها میتوان به اختروشها (Quasar) و لاینر (LINER) ها اشاره کرد.
کهکشانهای ناحیه خط تابش هسته یونش پایین، لاینر، شباهت زیادی به کهکشانهای سیفرت نوع دوم دارند و تنها تفاوتشان در خطوط یونش پایین آنهاست که قدری قوی هستند. این کهکشانها کمفروغترین هستههای کهکشانی در جهان به شمار میآیند و یک سری مباحث بحثبرانگیز در خصوص آنها وجود دارد.
تصویری هنری از یک هستۀ کهکشانی فعال در مرکز کهکشان
کهکشانهای رادیویی پرسروصدا نیز به دستههایی نظیر کهکشانهای رادیویی، اختروشها و بلازارها (Blazar) تقسیم میشوند. همانطور که از نام کهکشانهای رادیویی پیداست، آنها یک سری کهکشانهای بیضوی هستند که امواج رادیویی قدرتمندی را منتشر میسازند. اختروشها درخشانترین نوع هستههای کهکشانی فعال میباشند که طیفهایی مشابه با کهکشانهای سیفرت دارند. بااینحال، تفاوت ِ عمدهشان این است که ویژگیهای جذب ستارهایشان ضعیف است، یعنی احتمالاً گازی با تراکم پایین دارند و خطوط تابش باریک آنها ضعیفتر از خطوط وسیعِ مشاهدهشده در کهکشانهای سیفرت است.
بلازارها دستۀ متغیری از هستههای کهکشانی فعال هستند که منابع رادیویی تلقی میشوند، اما خطوط تابشی را در طیفهایشان نشان نمیدهند. از منظر تاریخی، ویژگیهایی در مراکز کهکشانها مشاهدهشده است که هستههای کهکشانی فعال نامگذاری شدهاند. برای مثال، هر زمان بتوان قرص برافزایشی را بهطور مستقیم مشاهده کرد، تابشهای نوری – هستهای را هم میتوان دید. هر زمان قرص برافزایشی توسط گاز و گردوغبار در نزدیکی هسته مسدود شود، امکان ِ شناسایی هسته کهکشانی فعال با انتشار فروسرخ آن فراهم میآید.
همچنین، خطوط تابش نوری پهن و باریکی وجود دارند که با انواع مختلفی از هستههای کهکشانی فعال مرتبط میباشند. در مورد اول، این خطوط زمانی تولید میشوند که ماده سرد به سیاهچاله نزدیک باشد و نتیجه مواد چرخنده به دور سیاهچاله با سرعتهای بالا هستند.
تصویر گرفتهشده با تلسکوپ فضایی هابل از یک جت با گستردگی ۵۰۰۰سال نوری که از کهکشان فعال ام۸۷ (M87) منتشرشده است.
اکنون نوبت به معرفی تابشهای پیوستۀ رادیویی و پرتوایکس است. تابشهای رادیویی همواره توسط جتها ایجاد میشوند، اما تابشهای پرتو ایکس میتوانند از توده داغ یا جت شکل بگیرند. درنهایت، یک سری تابشهای خط پرتوایکس وجود دارد که وقتی به وقوع میپیوندند که تابشهای پرتوایکس بتوانند مادۀ سنگین سرد را روشن کنند. در کهکشان راه شیری، مشاهده فعلی حاکی از آن بوده است که مقداری از مواد تجمع یافته در کمان ای (A) با یک هستۀ کهکشانی غیرفعال سازگاری دارد. این نظریه مطرحشده است که شکان درگذشته یک هسته فعال داشت اما وارد فاز رادیویی آرام شده است. شاید در چند میلیون سال آینده دوباره فعال شود.
زمانی که کهکشان آندرومدا (Andromeda) در چند میلیارد سال آینده با کهکشان ما ادغام شود، سیاهچاله غولپیکر واقع در مرکز آن با سیاهچاله کهکشان ما ادغام میشود و یک سیاهچاله عظیمتر و قویتر شکل میگیرد. کشف هستههای کهکشانی فعال این اجازه را به اخترشناسان داده است تا دستههای مختلفی از کهکشانها را گروهبندی کند و همچنین زمینه را برای پی بردن بهاندازه یک کهکشان با رفتار هسته آن مهیا کرده است. علاوه بر این، اخترشناسان توانستهاند دریابند کدام کهکشانها درگذشته ادغامشدهاند و چه اتفاقی در آیندهای دور برای کهکشان خودمان رخ میدهد.