Занимательная астрофизика

Однако есть галактики, которые резко отличаются от нормальных своим исключительно мощным радиоизлучением. Они излучают в радиодианазоне в сотни и даже миллионы раз больше энергии, чем нормальные. Один из самых известных объектов такого рода — радиоисточник в созвездии Лебедя. Подобные галактики и получили название радиогалактик. Поток радиоизлучения от галактики в Лебеде, принимаемый на Земле, такой же, как и от одного из самых интенсивных галактических радиоисточников — остатка сверхновой в Кассиопее. Но при этом расстояние до источника в Лебеде в 50 000 раз больше.

Как выяснилось, излучение радиогалактик, подобно радиоизлучению Крабовидной туманности, имеет синхротронную природу. Но если в Крабовидной туманности электроны приобрели околосветовые скорости в результате взрыва сверхновой звезды, то какие источники энергии работают в радиогалактиках? Источники, способные поддерживать их мощное радиоизлучение на протяжении многих миллионов лет?

Сейчас уже мало кто сомневается в том, что таким источником являются очень мощные физические процессы, протекающие в центральных частях радиогалактик — их ядрах.

Среди космических радиостанций особое внимание привлекают к себе уже известные нам квазары. В настоящее время зарегистрировано свыше 1500 квазаров. Внешне, для неспециалиста, квазары — довольно невзрачные объекты. На чувствительных астрономических фотопластинках они выглядят как крошечные звездообразные объекты (рис. 7). Однако астрономы были поражены, когда выяснилось, что эти объекты находятся от нас на огромных расстояниях — в миллиарды световых лет.

Одним из самых близких к нам квазаров является квазар ЗС 273[7]). Именно этот квазар и был открыт первым. Но даже он находится от нас на столь большом расстоянии, что мы наблюдаем его таким, каким он был несколько миллиардов лет назад. Одиночная звезда при таком удалении наблюдаться не может.

Рис. 7. Квазар ЗС 273. Справа вверху — «выброс».

Исходя из этого, можно заключить, что энерговыделение квазаров огромно. Светимость всей нашей Галактики составляет около 10³⁷ Вт. У квазаров она на несколько порядков выше! А общее количество энергии, выделяемой квазарами, оценивается в 10⁵⁴ Дж. Это в 10 триллионов раз больше, чем выделило Солнце за все время своего существования. Такого количества энергии вполне достаточно, чтобы поддерживать наблюдаемое энерговыделение квазаров на протяжении сотен тысяч лет.

К этому следует добавить, что оптическое излучение многих, квазаров является переменным. И в максимуме оно может достигать фантастической величины. Так, например, квазар ЗС 279 несколько десятков лет тому назад обладал светимостью, в 10 тысяч раз превосходящей светимость нашей Галактики! Когда же были определены размеры компактных, радиоисточников, связанных с квазарами, астрономы удивились еще больше. Выяснилось, что эти объекты гораздо меньше даже одиночных галактик. Их диаметры не превышают одного светового года. Напомним, что поперечник нашей Галактики — около 100 тыс. световых лет.

Тем не менее имеются серьезные основания предполагать, что квазары и галактики эволюционно связаны. Во всяком случае есть одно очень весомое соображение в пользу того, что квазары — объекты, которые характерны для более ранних стадий истории нашей астрономической Вселенной, чем галактики. В самом деле, все квазары находятся от нас на огромных расстояниях в миллиарды световых лет. Следовательно мы видим их такими, какими они были много миллиардов лет назад. На этом основании можно сделать вывод, что квазары — образования, которые были характерны для Вселенной много миллиардов лет тому назад и не свойственны ее современному состоянию.

Однако, по вопросу о характере связи между квазарами и ядрами галактик существуют две точки зрения. Согласно одной из них, в центре галактики, в совокупности большого количества звезд и газа образуется сравнительно не-¹ большое (размером 10¹⁶-10¹⁷ см), но гигантское по масса (порядка 10⁸-10⁹ масс Солнца) ядро. Если галактика медленно вращается, то формирование такого ядра представляется довольно естественным: газ и звезды как бы «стекают» в «потенциальную яму», т. е. в ограниченную область, расположенную в центральной части галактики, в которой потенциальная энергия частиц меньше, чем вне ее. С точки зрения подобной гипотезы колоссальная светимость квазаров объясняется выделением при гравитационном сжатии огромного количества энергии.

Согласно другой гипотезе, квазары могут быть ранней стадией эволюции звездных систем — «голыми ядрами» еще не родившихся активных галактик. Они образовались раньше, чем галактики, и уже затем «обрастали» звездами.

Космические выбросы

Астрономические наблюдения в радиодиапазоне, проведенные в последние годы с помощью радиоинтерферометров, позволили значительно уточнить наши представления о характере активных процессов, происходящих в центральных частях некоторых галактик.