Galaxias Seyfert: qué son, propiedades y su origen

Descubre qué son las galaxias Seyfert, sus propiedades, origen y cómo los agujeros negros supermasivos y discos de acreción generan su intensa radiación.

Las galaxias Seyfert deben su nombre a Carl Seyfert, quien las describió por primera vez en 1943.

Estas galaxias son uno de los dos tipos principales de galaxias activas. El otro gran grupo son los cuásares. Las galaxias Seyfert tienen núcleos similares a los cuásares: son fuentes luminosas de radiación electromagnética muy distantes. Su elevado brillo superficial hace que sus espectros presenten fuertes líneas de emisión de alta ionización. Sin embargo, a diferencia de los cuásares, sus galaxias anfitrionas son claramente visibles.

Las galaxias Seyfert representan aproximadamente el 10% de todas las galaxias y son algunos de los objetos más estudiados en astronomía. Se cree que se alimentan de los mismos fenómenos que los cuásares, aunque están más cerca y son menos luminosas que éstos. Estas galaxias tienen agujeros negros supermasivos en sus centros que están rodeados por discos de acreción de material en caída. Se cree que los discos de acreción son la fuente de la radiación ultravioleta observada. Las líneas de emisión y absorción ultravioleta son la mejor manera de analizar el material circundante.

Vistas en luz visible, la mayoría de las galaxias Seyfert parecen galaxiasespirales normales. Sin embargo, cuando se estudian bajo otras longitudes de onda, queda claro que la luminosidad de sus núcleos es tan grande como la de galaxias enteras del tamaño de la Vía Láctea.

Características principales

• Líneas de emisión: Presentan líneas fuertes de alta ionización. Estas se originan en regiones con gas muy caliente y están divididas en componentes de líneas anchas y líneas estrechas, asociadas a la Región de Líneas Anchas (BLR) y la Región de Líneas Estrechas (NLR), respectivamente.
• Variabilidad: Su brillo puede variar en escalas de tiempo cortas (días a meses) en longitudes de onda como rayos X y ultravioleta, lo que indica que la región emisora es compacta.
• Agujeros negros supermasivos: Los núcleos activos albergan agujeros negros con masas típicas entre 10^6 y 10^8 masas solares, con tasas de acreción que suelen ser una fracción del límite de Eddington.
• Host visibles: A diferencia de los cuásares más luminosos, las galaxias anfitrionas son visibles y, en la mayoría de los casos, muestran estructura espiral.
• Radio: La mayoría son radio-quiet (poco emisoras en radio), aunque existe una subpoblación con chorros y emisión radio más intensa.

Clasificación: Seyfert 1 y Seyfert 2

Las galaxias Seyfert se clasifican principalmente en dos tipos según sus espectros:

• Seyfert 1: Muestran tanto líneas anchas como estrechas. Las líneas anchas provienen de gas que se mueve a altas velocidades cerca del agujero negro.
• Seyfert 2: Exhiben solo líneas estrechas en el espectro visible. En el modelo unificado de núcleos activos, esto se interpreta como un efecto de orientación: una estructura de polvo y gas (el toro) bloquea la vista directa del BLR, de modo que solo se observan las líneas de la NLR.

Entre ambos tipos hay espectros intermedios y objetos que cambian de tipo con el tiempo (los llamados “changing-look” Seyferts), lo que aporta información sobre la geometría y evolución del material circundante.

Origen y mecanismo de emisión

El motor central es el agujero negro supermasivo que acreta gas y polvo formando un disco de acreción. La fricción y procesos físicos en el disco convierten la energía gravitatoria en radiación, especialmente en ultravioleta y rayos X. Partes de esa radiación ionizan el gas circundante, produciendo las líneas de emisión observadas.

El modelo unificado de núcleos activos propone que muchas diferencias observacionales entre Seyfert 1 y 2 se deben a la orientación del sistema respecto al observador y a la presencia de un toro de polvo circundante que puede ocultar regiones interiores.

Observación en diferentes longitudes de onda

• Óptico/UV: Esencial para detectar y caracterizar las líneas de emisión; la espectroscopía permite medir velocidades, densidades y abundancias.
• Rayos X: Proporcionan información sobre la región más cercana al agujero negro, sobre la absorción por material circundante y sobre la variabilidad rápida.
• Infrarrojo: Penetra el polvo y revela la emisión térmica del toro y la contribución de la formación estelar en el bulbo de la galaxia anfitriona.
• Radio: Permite estudiar chorros, estructura a gran escala y la interacción del núcleo con el medio interestelar.

Técnicas como el mapeo por reverberación (reverberation mapping) usan la respuesta temporal de las líneas de emisión a cambios en la continua para estimar el tamaño del BLR y, por tanto, la masa del agujero negro.

Origen y factores que activan el núcleo

La actividad Seyfert puede dispararse por procesos que entregan gas al centro galáctico: interacciones y fusiones menores, barras galácticas que canalizan gas hacia el interior, o inestabilidades internas. El suministro de combustible determina la luminosidad y la duración del episodio activo.

Importancia en astronomía

Las galaxias Seyfert son laboratorios ideales para estudiar la física de los AGN de baja y media potencia, la relación entre agujeros negros y galaxias anfitrionas, y los procesos de retroalimentación (feedback) que pueden influir en la formación estelar. Al ser relativamente comunes y próximas, permiten mediciones detalladas que luego se extrapolan a objetos más lejanos y luminosos, como los cuásares.

Resumen

En síntesis, las galaxias Seyfert son núcleos galácticos activos alimentados por agujeros negros supermasivos. Se distinguen por sus fuertes líneas de emisión, variabilidad y la visibilidad de sus galaxias anfitrionas. Su estudio abarca múltiples longitudes de onda y aporta claves sobre la evolución galáctica y la física de la acreción alrededor de agujeros negros.

Ejemplos

He aquí algunos ejemplos notables de galaxias Seyfert:

• La galaxia Circinus tiene anillos de gas expulsados desde su centro
• CentaurusA, aparentemente la galaxia Seyfert más brillante vista desde la Tierra. Se trata de una galaxia elíptica gigante: una radiogalaxia que destaca por su chorro relativista de más de un millón de años luz de longitud.
• Messier 51a (NGC 5194), la Galaxia del Remolino, una de las galaxias más conocidas del cielo.
• Messier 81 (NGC 3031), un objetivo popular para la astronomía de aficionados y la segunda galaxia Seyfert más brillante del cielo después de Centaurus A
• Messier 87 (NGC 4486), galaxia central del Cúmulo de Virgo y la mayor galaxia del Supercúmulo Local. Es una galaxia radioeléctrica que destaca por su chorro relativista de 4.400 años luz de longitud impulsado por un inmenso agujero negro supermasivo con una masa de (3,5 ± 0,2)-6.300 millones de masas solares
• NGC 1672 tiene un núcleo engullido por intensas regiones de brotes estelares

Galaxia Seyfert Messier 51


Galaxia Seyfert Messier 87


Galaxia Seyfert Centauro A

Preguntas y respuestas

P: ¿Quién describió por primera vez las galaxias Seyfert?

P: ¿Cuáles son los dos tipos principales de galaxias activas?

P: ¿En qué se diferencian las galaxias Seyfert de los cuásares?

P: ¿Qué proporción de todas las galaxias está formada por Seyferts?

P: ¿Cuál se cree que es la fuente de la radiación ultravioleta observada en estos objetos?

P: ¿Cómo podemos analizar el material que rodea a una galaxia Seyfert?

P: ¿Qué aspecto tiene una galaxia Seyfert típica vista en luz visible?

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