Курс теоретической астрофизики

Подавляющее большинство галактик излучает в радиодиапазоне примерно такое же количество энергии, как и Млечный Путь. К ним, в частности, относятся Магеллановы Облака и туманность Андромеды. Однако количество энергии, излучаемое в радиочастотах некоторыми галактиками, оказывается на несколько порядков больше. Такие галактики принято называть радиогалактиками. Характерным примером радиогалактики является радиоисточник Лебедь А, излучающий в радиодиапазоне примерно в миллион раз больше энергии, чем наша Галактика. На фотографиях этот источник представляет собой весьма необычную галактику с двойным ядром. Её излучение в видимой части спектра сосредоточено в ярких запрещённых линиях (O I O II, O III, Ne II, Ne III и др.). Ширина этих линий свидетельствует о внутренних движениях со скоростями порядка 400 км/с. Бааде и Минковский, подробно изучившие источник Лебедь А, высказали гипотезу, что в данном случае мы имеем дело со столкновением между собой двух галактик. В дальнейшем такая гипотеза применялась и к другим радиогалактикам, однако В. А. Амбарцумян выдвинул убедительные возражения против неё. Согласно его взглядам галактики с двойными ядрами находятся в процессе деления и этот процесс на определённом этапе сопровождается сильным радиоизлучением и образованием эмиссии в видимой области спектра.

Другим примером радиогалактики может служить радиоисточник Дева А, представляющий собой в видимых лучах гигантскую галактику почти сферической формы. В спектре ядра галактики обнаружена сильная эмиссионная линия  3727 [O II], возникающая, как надо думать, в газовых туманностях с небольшой плотностью. Удивительная особенность этой галактики состоит в том, что из её ядра выходит яркий выброс голубого цвета. Излучение выброса оказывается поляризованным (со степенью поляризации около 30%), а его спектр — чисто непрерывным. Можно предполагать, что свечение выброса в видимой области спектра подобно свечению Крабовидной туманности, т.е. имеет синхротронную природу.

Подробное изучение радиогалактик показывает, что возникновение их радиоизлучения, по-видимому, связано с бурной активностью их ядер. Такая активность состоит в выбрасывании вещества из ядра, приводящего к появлению в галактике релятивистских электронов, газовых облаков и нестационарных звёзд. В результате наблюдается сильное радиоизлучение, свечение голубых выбросов и эмиссионные линии в спектрах галактик.

Из наблюдений следует, что, кроме радиоизлучения от отдельных галактик, к нам приходит радиоизлучение от всей Метагалактики. Характерная черта этого излучения — независимость его интенсивности от направления: Упомянутое излучение было открыто случайно в 1965 г., хотя существование его предсказывалось двадцатью годами раньше. Наблюдения, выполненные на разных длинах волн, показали, что данное излучение хорошо описывается планковской кривой с температурой около 3 K. Интенсивность его максимальна на длине волны 0,15 см. Обычно это излучение называют реликтовым, так как считается, что оно сохранилось от той стадии развития Вселенной, когда она была плотнее и горячее. По мере же расширения Вселенной температура её излучения уменьшалась, достигнув трёх градусов к настоящему времени.

7. Квазары.

В 1963 г. среди источников космического радиоизлучения были обнаружены объекты, которые в визуальных лучах оказались похожими на звёзды. Их назвали квазизвёздными объектами или сокращённо — квазарами. Наблюдения квазаров в видимой области спектра и в радиодиапазоне привели к чрезвычайно интересным результатам (см. [10], [11] и др.).

Особенно неожиданными оказались оптические спектры квазаров, состоящие из ярких линий на непрерывном фоне. В течение некоторого времени эти линии не удавалось отождествить, но потом М. Шмидт показал, что они принадлежат известным атомам (H, Mg II, O III и др.), однако сильно смещены в красную сторону спектра. Если — длина волны линии в лабораторной системе, а , — смещение линии, то величина z=/ получается для квазаров порядка единицы. Для самого яркого квазара 3C 273 (с видимой величиной 12^m,8) z=0,16. Для многих квазаров величина z достигает 2 и больше. В спектрах таких квазаров линия L с длиной волны =1216 A переходит в визуальную область.

Как известно, в спектрах галактик линии также смещены в красную сторону и это смещение объясняется удалением галактик от нас с огромными скоростями. Такое же объяснение смещения линий естественно принять и для квазаров. Поскольку смещение очень велико, то для определения скорости удаления v необходимо пользоваться следующей формулой, даваемой теорией относительности:

=

c+v

c-v

1/2

-1

,

(34.32)

где c — скорость света. Для квазара 3C 273 по этой формуле находим, что v=45 000 км/с. Для квазара с z=2 получаем v=240 000 км/с.