Взрывы в ядрах галактик

Прослеживая различные звездные взрывы в порядке увеличения их силы, мы закончили вспышками сверхновых звезд. Долгое время считалось, что эти вспышки являются самыми грандиозными из космических катастроф. Но за последние несколько лет обнаружены следы несравненно более мощных космических взрывов, освобождающих, как мы увидим, энергию, эквивалентную миллионам солнечных масс. Понятно, что подобные взрывы не могут случаться в отдельных звездах. Они происходят в центральных областях (ядрах) галактик — звездных систем, массы которых измеряются миллиардами масс Солнца. О взрывах в ядрах галактик мы расскажем в этом параграфе.

Ядром галактики называется очень яркая область малых размеров, расположенная обычно в центре галактики. Точные размеры ядер для далеких галактик определить трудно, так как вследствие оптических свойств земной атмосферы изображение очень малого источника света представляется несколько «размазанным». Поэтому величина светящейся области может казаться большей, чем она есть на самом деле. У близких галактик измеряемый поперечник ядра составляет несколько десятков световых лет. Так, у самой близкой к нам спиральной галактики — туманности Андромеды (обозначаемой М 31 по ее номеру в каталоге, составленном астрономом Мессье) размер ядра около 50 световых лет. Четко очерченные ядра имеются не у всех галактик -у некоторых наблюдается просто возрастание яркости к центру.

В ядрах галактик содержатся звезды, среди которых многие относятся к спектральным классам К и М, а также газ, излучающий энергию в спектральных линиях, принадлежащих атомам водорода и ионизованным атомам кислорода и азота. Кроме того, во многих случаях в ядрах обнаруживаются сильные источники радиоизлучения и инфракрасного излучения. Позже мы подробнее скажем о некоторых наблюдениях, демонстрирующих весьма сложное строение ядер. При изучении структуры ядер галактик, казалось бы, наиболее естественным прежде всего обратиться к ядру нашей Галактики. Но оно настолько закрыто поглощающими свет газово-пылевьши облаками, что даже прилегающие к ядру области не удается увидеть. Ядро Галактики и его окрестности исследованы методами радиоастрономии и в инфракрасном свете. Некоторые из результатов этого исследования также будут изложены ниже.

Впервые свидетельства гигантских взрывных процессов, происходящих время от времени в галактиках, были получены путем исследования так называемых радиогалактик. Что же это за объекты?

У очень многих галактик, помимо оптического излучения, создаваемого звездами и межзвездной средой, наблюдается излучение и в радиодиапазоне. Наша Галактика также является источником радиоизлучения. При этом лишь ее излучение на сантиметровых и дециметровых волнах исходит главным образом от нагретого газа, а более длинноволновое — преимущественно синхротронное. Оно испускается релятивистскими электронами при их движении в межзвездных магнитных полях.

Для наблюдателя, находящегося вне Галактики, она представилась бы относительно слабым источником радиоизлучения: в радиодиапазоне она излучает в сотни тысяч раз слабее, чем в оптическом. Однако существуют звездные системы, поток радиоизлучения от которых в тысячи и десятки тысяч раз интенсивнее, чем от нашей Галактики и подобных ей звездных систем — нормальных галактик. Такие сильно излучающие в радиодиапазоне объекты называют радиогалактиками.

В ряде случаев радиогалактики удалось отождествить с системами, наблюдаемыми и оптическими средствами. Но бывает, что источник радиоизлучения не заметен в видимом свете. Тогда можно говорить просто о дискретном источнике радиоизлучения. Часто в тех случаях, когда виден оптический объект, соответствующий радиогалактике, его угловые размеры оказываются гораздо меньшими, чем размер радиоисточника. Это означает, что основная масса галактики, из которой выходит и оптическое, и радиоизлучение, окружена очень протяженной областью, не дающей оптического излучения. Подобные области существуют и у некоторых нормальных галактик, но их радиоизлучение оказывается слабым.

Если принять, что излучение радиогалактик обусловлено нагревом газа (т. е. является тепловым), то при наблюдаемой величине испускаемой энергии температура газа должна измеряться миллиардами градусов. При столь высоких температурах оптическое излучение должно в огромное число раз превосходить радиоизлучение. Но мощность излучения радиогалактики в радиодиапазоне сравнима с мощностью ее оптического излучения. Следовательно, излучение радиогалактик в основном нетепловое. Имеется много данных, указывающих на то, что оно, как и длинноволновое радиоизлучение Галактики, обусловлено синхротронным механизмом. Одним из важнейших доводов в поддержку этой точки зрения является наблюдаемая в ряде случаев поляризация излучения радиогалактик не только в радиочастотах, но и в оптической области.

Радиогалактика в созвездии Лебедя, называемая Лебедь А, оказалась первым из объектов, продемонстрировавших возможность взрыва галактических масштабов. Сначала она наблюдалась просто как один из наиболее сильных внегалактических источников радиоизлучения. В 1954 г. был установлен оптический объект, соответствующий этому источнику, и получен его спектр. Величина «красного смещения» спектральных линий у радиогалактики Лебедь А привела, в соответствии с формулой (11), к расстоянию до нее порядка 500 миллионов световых лет. Оценка по наблюдаемому потоку излучения от этой радиогалактики и известному расстоянию общего количества излучаемой в радиодиапазоне энергии привела к значению 1045 эрг/сек. Это гораздо больше, чем суммарное излучение Галактики в оптической области и в радиодиапазоне. Видимое изображение радиогалактики Лебедь А сравнительно слабое, и энергия излучения в оптической области спектра на порядок меньше, чем в радиодиапазоне.

Наиболее любопытной особенностью радиогалактики Лебедь А, сразу же привлекшей к себе внимание, является ее двойственность. Между двумя протяженными источниками радиоизлучения, центры которых удалены друг от друга приблизительно на 500 тысяч световых лет, находится оптически яркая область в десять раз меньшего размера. Эта область в свою очередь состоит из двух частей. Таким образом, радиоисточник Лебедь А можно представить как галактику с двойным ядром. В противоположные стороны от ядра движутся два гигантских сгустка плазмы со скоростью тысячи километров в секунду (рис.).

Image

Рис. Схематическая структура источника радиоизлучения Лебедь А. В центре изображен оптически наблюдаемый объект — галактика с двойным ядром. Заштрихованы области радиоизлучения.

В галактике Лебедь А содержатся огромные газовые облака, движущиеся хаотически с большими скоростями. Такой вывод был сделан на основе наблюдений оптического спектра этой галактики, в котором присутствует множество эмиссионных линий, характерных для газовых туманностей. По ширине линий и нашли, что они возникают в газе, охваченном беспорядочными движениями, скорости которых доходят до 500 км/сек.

В первое время после открытия двойственности радиоисточника Лебедь А ее пытались объяснить на основе предположения, что мы наблюдаем две сталкивающиеся гигантские галактики. Эта точка зрения теперь оставлена, в частности потому, что, придерживаясь ее, трудно понять, как возникает огромное количество излучаемой энергии. При столкновении галактик лишь очень малая доля содержащейся в них энергии может переходить в радиоизлучение. Теперь общепринято считать, что в ядре галактики Лебедь А некоторое время тому назад произошел взрыв. При этом в противоположных направлениях из ядра было выброшено два объекта, которые и наблюдаются сейчас как центры радиоизлучения.

Возраст радиогалактики Лебедь А, т. е. время, прошедшее после взрыва в ее ядре, оценивается различными путями. Оно не менее 103 лет, а вероятнее всего, гораздо больше — 106-107 лет. Мощность излучения этой радиогалактики сейчас порядка 1045 эрг/сек или более, и нет оснований предполагать, что оно после взрыва было меньше. Поэтому энергия, освободившаяся в результате взрыва и следовавших за ним процессов, составила по меньшей мере 1056-1058 эрг.

Поскольку мы наблюдаем только излучение в отдельных областях спектра и, кроме того, ранее излучение могло быть более сильным, то можно предположить, что энергия взрыва доходила до 1059-1060 эрг. Следует иметь в виду также, возможно, очень большое значение кинетической энергии выброшенных при взрыве объектов — центров радиоизлучения. Сейчас трудно сколько-нибудь точно оценить величину этой энергии.

Структура некоторых других мощных внегалактических источников радиоизлучения, например источников Центавр А, Печь А, очень похожа на ту, которая наблюдается у источника Лебедь А. Это двойные радиогалактики, у которых центры радиоизлучения расположены симметрично относительно оптически наблюдаемой галактики, на значительном расстоянии от нее. Во всех этих случаях взрыв в ядре приводил к выбросу вещества в двух противоположных направлениях с приблизительно одинаковой мощностью.

С явлениями, которые вызываются взрывными процессами, охватывающими значительную по объему часть звездной системы, мы встречаемся и в таких галактиках, где двойственности не замечается. Очень интересной в этом отношении оказалась гигантская эллиптическая галактика М 87, удаленная от нас на 50 миллионов световых лет. Эта система, наблюдающаяся на небе в созвездии Девы, и по положению, и по форме совпадает с сильным источником радиоизлучения Дева А.

На фотографии туманности М 87 (рис. 43) хорошо видно светящееся образование — струя, или выброс, исходящий из центральной части галактики. Эта струя содержит несколько сгустков, оптическое излучение которых оказалось сильно поляризованным. Длина струи составляет несколько тысяч световых лет. Цвет ее излучения голубой, а спектр этого излучения не содержит линий. Расстояние основных сгустков в струе от центра галактики не менее, нескольких десятков тысяч световых лет.

Image

 

Рис. Галактика М 87 (источник радиоизлучения Дева А). Справа заметен выброс из ядра этой галактики.

Связь струи с ядром галактики М 87 достаточно отчетлива и не оставляет сомнения в том, что струя возникла в результате взрывного процесса в ядре. Впоследствии был обнаружен выброс из галактики М 87 в направлении, противоположном струе, (на рис. 43 он незаметен). Таким образом, и эта галактика представляется разделяющей общее свойство взрывающихся галактик — выбрасывание вещества в двух противоположных направлениях.

Выбрасывание газа из ядра галактики М 87 продолжается, как показывает характер ее спектра, и в настоящее время. В спектре областей, близких к центру галактики, присутствуют смещенные эмиссионные линии, принадлежащие главным образом ионизованным атомам кислорода. По-видимому, смещения вызваны движениями излучающих газовых масс. Для скорости движения газа получаются значения порядка 500 км/сек.

Радиоизлучение исходит как из ядра галактики, так и из окружающей его протяженной области размером порядка ста тысяч световых лет. Кроме того, сильное радиоизлучение, особенно заметное на коротких (дециметровых) волнах, присуще и струе. По сильной поляризации оптического и радиоизлучения струи заключают, что оно обусловлено синхротронныммеханизмом. Как ив Крабовидной туманности, оптическое излучение является продолжением радиоспектра в сторону коротких волн.

Оценка напряженности магнитного поля в струе приводит к значениям порядка 10-4эрстед. В таких полях электроны большой энергии, создающие оптическое излучение струи, должны потерять большую часть своей энергии («высветиться») приблизительно за тысячу лет. Но струя существует по меньшей мере десятки тысяч лет, если принять, что скорость выбрасывания была близкой к скорости света. Наиболее же вероятно, что взрыв в ядре произошел миллионы лет назад. Следовательно, релятивистские электроны, дающие оптическое излучение струи, не были выброшены из ядра, а получили свою большую энергию уже в ней. Как мы видим, при взрыве в ядре галактики М 87 из него было выброшено некоторое образование, до сих пор являющееся источником релятивистских частиц.

Галактика М 87 является мощным источником рентгеновского излучения. Оно составляет около 1043 эрг/сек, тогда как в видимом свете струей излучается приблизительно 1042 эрг/сек. За миллионы лет, прошедшие с момента выброса струи при условии, что мощность излучения совпадала с теперешней, в этой галактике должно было выделиться не менее 1056-1057 эрг в форме излучения разных длин волн. Общее же количество энергии, освободившейся в результате взрыва, при учете неизвестной сейчас величины кинетической энергии струи и, вероятно, более мощного излучения вначале может значительно превысить эту цифру. Таким образом, мы опять имеем то же значение для количества энергии, освобождаемой в результате взрыва, какое получено для галактики Лебедь А. Оно в десятки миллионов раз превосходит энергию вспышки сверхновой.

Наблюдения близкой к нам неправильной галактики М 82 дали очень интересную картину движений газа, вызванных сравнительно недавним взрывом в ее ядре. В этой галактике, несмотря на ее неправильную форму, можно выделить два преимущественных направления -одно по наибольшей вытянутости и другое ему перпендикулярное (рис. 44). Будем называть их большой и малой осями. Вдоль малой оси М 82 видна система волокон. Они излучают главным образом в частотах спектральных линий, а не в сплошном спектре, причем особенно много энергии выходит в длине волны водородной линии На. Фотография туманности, снятая с оптическим фильтром, пропускающим лишь излучение в линии На и в небольшом соседнем участке шкалы длин волн, хорошо демонстрирует систему волокон. Сравнивая рис. 44 и 45, мы видим также различие между областями, преимущественно излучающими в линейчатом спектре, и областями непрерывного излучения. Волокна распространяются на 10-12 тысяч световых лет от центра галактики.

Image

 

Рис. Галактика М 82. (Фотография в непрерывном спектре)

По смещению линий в спектрах волокон удалось установить, что составляющее их вещество движется от центра галактики со скоростью около 1000 км/сек. Для того чтобы пройти с такой скоростью расстояние в 10 тысяч световых лет, требуется три миллиона лет. Следовательно, взрыв в ядре галактики, который вызвал такое движение газа, произошел несколько миллионов лет назад.

По своей волокнистой структуре центральные области М 82 напоминают Крабовидную туманность. Это сходство усиливается также и тем, что излучение волокон М 82 сильно поляризовано. Наконец, как и в случае Крабовидной туманности, область М 82, занятая волокнами, является источником радиоизлучения (правда, не очень мощным.)

В свете этих фактов естественным представляется вывод о синхротронной природе излучения волокон М 82 в частотах непрерывного спектра. Своеобразная форма волокон, образующих дуги (см. рис. 45), обусловлена, по-видимому, действием магнитных полей на плазму она движется вдоль силовых линий поля. После того как по наблюдениям поляризации определили направление силовых линий магнитного поля, оказалось, что поле симметрично относительно центра туманности и его силовые линии ориентированы преимущественно вдоль малой оси. Таким образом, направление силовых линий в общем совпадает с направлением волокон.

Image

Рис. Галактика М 82. (Фотография в лучах линии Нα.) Хорошо заметна волокнистая структура в центральной части.

Свечение волокон галактики М 82 в спектральных линиях можно объяснить так же, как и в случае Кработ видной туманности. Там имеются, по-видимому, релятивистские электроны настолько большой энергии, что они излучают фотоны, соответствующие ультрафиолетовой области спектра. Эти фотоны способны возбуждать атомы газа и создавать, тем самым, его излучение в частотах спектральных линий. Обнаружение рентгеновского излучения галактики М 82 позволяет предположить существование в ней электронов еще большей энергии.

Хотя по структуре, созданной взрывом в ядре, центральные области галактики М 82 внешне сходны с туманностями, возникшими при вспышках сверхновых, эти явления совершенно различны по своему масштабу. Энергия Е0 излучения галактики в частоте линии, доходящая до земного наблюдателя, составляет приблизительно 2×10-11эрг/см2xсек. Так как расстояние r до этой галактики около 25 миллионов световых лет, всего ею излучается за одну секунду в линии Hα. энергия 4πr2E0≈1041 эрг/сек.

Вероятно, излучение в линии Н α возникает при рекомбинациях атомов водорода. Тогда в других спектральных линиях и в непрерывном спектре должна испускаться существенно большая энергия.

Из близкой к центру области галактики М 82 выходит мощное инфракрасное излучение, не уступающее оптическому- Подчеркнем, что излучение М 82 настолько интенсивно спустя миллионы лет после взрыва, тогда как Крабо-видная туманность через 900 лет после своего образования излучает в той же линии около 1034 эрг/сек.

Найдем кинетическую энергию газа, движущегося от ядра М 82. Масса этого газа вычисляется по величине занимаемого им объема и плотности. Объем, определенный путем измерения фотоснимков галактики, оказался порядка 1063 см3. Концентрация атомов водорода в излучающем газе оценивалась по наблюдаемому потоку излучения в линии Н, и составляет около 10 атомов в 1 см3. Следовательно, общее число атомов в указанном объеме приблизительно 1064, а вся масса газа, если он состоит преимущественно из водорода, около 2×1040г. Выше мы указывали, что скорость движения волокон близка к 108 см/сек и, значит, кинетическая энергия их порядка 1056 эрг.

Общее количество энергии, освободившейся при взрыве в ядре галактики М 82, помимо только что вычисленной кинетической энергии, должно включать также энергию космических лучей и магнитного поля, которая в настоящее время оценивается в 1055-1056 эрг. Кроме того, излучение галактики за время, прошедшее после взрыва, должно составлять не менее 1058 эрг, а возможно, и 1057 эрг. Таким образом, для энергии взрыва в ядре галактики М 82 получается величина порядка 1056-1058 эрг, что практически совпадает с энергией взрывов в ядрах других галактик.

Взрыв в ядре галактики вызывает, как мы видим, бурные движения газа вблизи ядра. В связи с изучением таких взрывов большой интерес представляют «сейфертовские» галактики (названные по имени исследовавшего их ученого), у которых ядра оказываются областями необычной активности. Характерной особенностью такого ядра является его очень большая яркость по сравнению с остальной частью галактики. Кроме того, в спектрах ядер сейфертовских галактик содержатся эмиссионные линии, принадлежащие главным образом ионизованным атомам различных элементов. Линии очень широки и сложной структуры. Они состоят из отдельных «пичков». Исходя из такой структуры, принимают, что линии образованы в гигантских комплексах хаотически движущихся газовых облаков. Так как направления движения излучающих масс газа неодинаковы, то различны и их скорости вдоль луча зрения. Поэтому-то из ряда эмиссионных линий, по-разному смещенных эффектом Доплера, должна получиться широкая эмиссионная линия с «пичками». По измерениям ширины линий нашли, что скорости движения газовых масс составляют от 500 до 3000 км/сек.

Одной из наиболее известных сейфертовских галактик (всего их обнаружено более двадцати) является спиральная галактика NGC 1068 (NGC — обозначение каталога туманностей, 1068 — номер в этом каталоге). Расстояние до этой галактики около 40 миллионов световых лет. На снимке в центре туманности видна яркая область, радиус которой около 6000 световых лет. Масса этой области составляет двадцать шесть миллионов солнечных масс. В центре светящейся области видно само ядро галактики. Оно имеет очень малые размеры — порядка 100 световых лет. Яркая область вокруг ядра представляет собой скопление облаков светящегося газа. Облака размерами в сотни световых лет движутся со скоростями, доходящими до 500 — 600 км/сек. Спектр излучения этих облаков содержит эмиссионные линии. Некоторые из них принадлежат многократно ионизованным элементам. Это указывает на высокую температуру излучающих областей. Из области ядра галактики NGC 1068 исходит сильное коротковолновое излучение, и вместе с тем ядро является мощным источником инфракрасного излучения с очень большими длинами волн — 10-20 микрон. Мощность этого излучения колеблется.

Другая хорошо известная сейфертовская галактика, NGC1275, является очень сильным источником радиоизлучения. Судя по спектру, область, прилегающая к ядру, заполнена, как и в случае галактики NGC 1068, быстро движущимися газовыми облаками. Кроме того, наблюдается волокнистая газовая структура, напоминающая Крабовидную туманность, — конечно, в гораздо больших масштабах.

В сейфертовских галактиках содержится вблизи центра не только газ, но и звезды. Они-то и создают в наблюдаемом спектре линии поглощения, характерные для звезд. Линии возникают в спектрах отдельных звезд, а в суммарном спектре они наблюдаются потому, что все звезды данного класса имеют недостаток излучения в частотах линий. Наблюдаемое излучение ядра сейфертовской галактики в непрерывном спектре создается звездами и оно в 5- 10 раз сильнее общего излучения в эмиссионных линиях. Однако поскольку излучение в эмиссионных линиях распределяется на небольшое число сравнительно узких участков спектра, в каждом из этих участков поток излучения достаточно велик для того, чтобы линия была хорошо заметной на фоне непрерывного спектра. Свойства газа в яркой центральной области, которую и называют обычно ядром сейфертовской галактики,- химический состав, плотность и температура — неоднократно определялись по линейчатому спектру его излучения. В результате было установлено, что газ состоит в основном из водорода, концентрация которого в среднем 103-104 атомов в 1 см3, а температура газа 10000-20000°. Газовые комплексы (облака) распределены по ядру галактики неравномерно, и их общий объем составляет 1060-1062 см3. Масса газа, содержащегося в центральной области галактики, может достигать 107 Mо, и соответственно кинетическая энергия его порядка 1055-1056 эрг. Выше мы получили аналогичные значения для энергии взрывов в ядрах галактик М 82 и М 87. По-видимому, бурные движения в ядрах сейфертовских галактик также созданы какими-то взрывными процессами. Во всяком случае, другие объяснения подобной активности ядер, например термоядерными реакциями, встречаются с серьезными трудностями.

Газовые облака при своем беспорядочном движении все время сталкиваются друг с другом. Вследствие огромных скоростей движения эти столкновения приводят к разогреву газа- некоторая часть кинетической энергии облаков переходит в тепло. Наблюдаемый линейчатый спектр ядра сейфертовской галактики и представляет собой спектр излучения разогретого газа. В частотах линий ядром излучается около 1042 — 1043 эрг/сек. Если бы вся кинетическая энергия облаков переходила в излучение, то и в этом случае ее хватило бы на 1013 сек, т. е. на несколько сотен тысяч лет. Но практически далеко не вся кинетическая энергия-может превратиться в наблюдаемое излучение, поэтому кинетическая энергия не в состоянии поддерживать свечение ядра даже в течение такого срока. С другой стороны, мы знаем, что взрыв в ядре любой из сейфертовских галактик не мог произойти ранее, чем несколько миллионов лет назад. Ведь газу, летящему из области взрыва со скоростью порядка 1000 км/сек, требуются миллионы лет, чтобы пройти расстояние, равное радиусу области свечения — 1021-1022 см. Поэтому приходится считать, что либо существуют какие-то пути поддержания свечения газа («подкачка» в него энергии), либо кинетическая энергия газа раньше была большей, чем сейчас. Но тогда энергия взрыва должна существенно превышать указанное значение 1055 — 1056 эрг.

Наблюдения инфракрасного излучения сейфертовских галактик, выполненные в самые последние годы, еще более осложнили проблему объяснения их свечения. Многие из этих галактик теряют в виде длинноволнового излучения, в интервале длин волн 2-20 микрон, не менее 1045— 1046 эрг/сек. Таким образом, за 106-107, лет своей активности галактика должна потерять 1060-1061 эрг. Конечно, кинетическая энергия газовых облаков не может обеспечить столь огромную светимость, и приходится сделать вывод о непрерывно действующем в течение долгого времени источнике энергии другой природы.

Ядра некоторых из сейфертовских галактик, в частности галактики NGC 1068 и особенно, как уже говорилось, галактики NGC 1275, излучают много энергии в радиодиапазоне. По характеру этого излучения нашли, что оно син-хротронного происхождения, т. е. создается при движении релятивистских электронов в магнитных полях. Эти, а также и другие факты заставляют предполагать, что в центральной области сейфертовской галактики непрерывно образуются релятивистские электроны, теряющие свою энергию при движении в магнитном поле. Излучение релятивистских электронов, ионизуя газ, должно передавать ему энергию и тем самым компенсировать потери энергии газом на излучение в линиях и непрерывном спектре. Что же касается излучения в инфракрасной области спектра, то его в этих случаях приписывают межзвездной пыли, нагреваемой опять-таки синхротронным излучением. Ни механизм образования больших количеств пыли в ядрах галактик, ни способы ее нагрева пока не изучены, и не исключено, что характер инфракрасного излучения ядер сейфертовских галактик совершенно иной.

Поразительным свидетельством мощных взрывных процессов, характерных для ядер сейфертовских галактик, служит последовательность радиоисточников, простирающаяся, подобно струе в М87, от галактики NGC 1275 на расстояние в несколько миллионов световых лет. По мнению наблюдателей, эти источники были выброшены из ядра галактики NGC1275 сравнительно недавно, 106-107 лет тому назад, т. е. в то же время, когда были извергнуты из области взрыва облака газа, составляющие видимое ядро галактики. Скорость выброса образований, наблюдающихся ныне в качестве источников радиоизлучения, должна была быть сравнимой со скоростью света.

Подведем теперь итог сказанному в этом параграфе. Оказывается, существуют различные виды звездных систем — галактик, характерных особенной активностью своих ядер. Эта активность выражается либо в сильном радиоизлучении, идущем из области ядра, либо в выбрасывании газа из ядра, либо, наконец, в хаотическом движении газовых масс вблизи ядра. Во всех случаях эти особенности можно приписать взрыву в ядре галактики, произошедшему сотни тысяч или миллионы лет назад. Взрыв вызвал освобождение огромной энергии — не менее 1056-1057 эрг, а возможно, и 1060-1061 эрг в различных ее формах.

Разумеется, случаи, когда наблюдается значительная активность в ядрах галактик, не ограничиваются рассмотренными выше примерами. Нет также сомнений в том, что с расширением исследований внегалактических объектов должны обнаруживаться все новые свидетельства активности ядер галактик. При оценке возможности наблюдений взрывов в ядрах галактик нужно иметь в виду, что взрывной процесс в них не может повторяться часто, а действие каждого взрыва продолжается малое по сравнению с возрастом галактики время. В остальное время активность ядер может быть низкой и обнаруживаться поэтому только у самых близких галактик.

Заметны признаки активности в ядре и нашей звездной системы — Галактики. Ранее нами отмечалась недоступность центральных областей Галактики для изучения оптическими средствами. Некоторые сведения о строении ядра Галактики удалось получить радиометодами благодаря тому, что радиоизлучение сравнительно мало задерживается межзвездной средой. В центре Галактики находится очень сильный источник радиоизлучения размером около 30 световых лет и несколько более слабых источников. Судя по спектру радиоизлучения, оно синхротронного происхождения. Мощность этого излучения-1037эрг/сек -на три порядка меньше, чем мощность радиоизлучения ядер сейфертовских галактик.

Ядро Галактики содержит также источник инфракрасного излучения, имеющий сравнительно небольшие размеры. Излучение с длинами волн от 5 до 25 микрон выходит из области поперечником не более двух световых лет. Всего ядро Галактики излучает в инфракрасном диапазоне около 3×1043 эрг/сек, т. е. на три-четыре порядка меньше, чем ядро сейфертовской галактики. Имеются основания полагать, что источник инфракрасного излучения состоит из множества мелких образований, обладающих сравнительно сильным, напряженностью до 100 эрстед, магнитным полем. В целом ядро нашей Галактики очень напоминает ядра активных, в частности сейфертовских, галактик, но с гораздо меньшей, в тысячи раз, активностью.

Сходство центральной области Галактики с ядрами сейфертовских галактик увеличивается тем, что в ней присутствуют облака газа, движущиеся со скоростями 50- 100 км/сек. Общая кинетическая энергия движущегося газа, если учесть, что его количество около 107 MВзрывы в ядрах галактик, превосходит 1054 эрг. Эта величина приблизительно в тысячу раз меньше кинетической энергии газа в ядре сейфертовской галактики. Из центральных областей Галактики газ вытекает в количестве около 1 MВзрывы в ядрах галактик за год. Таким образом, ядро Галактики является центром активности, подобной той, которая наблюдается у взрывающихся галактик, но в меньшем масштабе. Возможно, что в ядре нашей Галактики сотни миллионов лет тому назад также произошел взрыв.

Рассмотрение возможной природы ядер и их роли в эволюции галактик мы отложим до тринадцатого параграфа. Здесь же стоит коротко рассмотреть вопрос о том, в состоянии ли известные источники энергии обеспечить ее освобождение в количестве 1056-1061 эрг за короткое время.

От предположения, объясняющего освобождение энергии в радиогалактиках и других галактиках с взрывающимися ядрами столкновениями между ними, безусловно, нужно отказаться, так как активность очень часто проявляется в ядрах одиночных галактик. Причину взрывов нужно искать в самой природе ядер галактик.

Не решает проблемы и гипотеза о превращении потенциальной энергии в другие ее виды при сжатии звездной системы, поскольку в случае галактик из-за их огромных размеров такое превращение не может иметь катастрофического характера. Кроме того, теперь достаточно хорошо известно, что взрывы локализованы именно в очень малых объемах, занимаемых ядрами галактик.

Большие трудности возникают и при объяснении взрывов в ядрах галактик термоядерными реакциями. Принимая этот механизм освобождения энергии, нужно считать, что в малом объеме ядра содержится большое число звезд, быстро превращающихся в сверхновые — в среднем должно вспыхивать по одной звезде в год. Причины столь частых вспышек непонятны, не говоря о том, что наблюдения не указывают на большую концентрацию звезд в ядрах галактик. Кроме того, подобный механизм ничего не дает для понимания природы односторонних выбросов из ядра, таких, например, как у галактики М 87.

Таким образом, открытие взрывов в ядрах галактик поставило науку перед необходимостью совершенно нового подхода к проблеме преобразования энергии и вещества. До изложения существующих взглядов на эту проблему мы займемся еще одним типом объектов — квазарами. По масштабу освобождения энергии они в сотни и тысячи раз превосходят даже взрывы в ядрах галактик. Поэтому, хотя и неизвестно, имеем ли мы при изучении квазаров дело со взрывными процессами, их исследование весьма существенно для понимания природы космических взрывов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: