КУРС ЗАГАЛЬНОЇ АСТРОНОМІЇ - С. М. АНДРІЄВСЬКИЙ 2007

Частина VII

ОСНОВИ ГАЛАКТИЧНОЇ І ПОЗАГАЛАКТИЧНОЇ АСТРОНОМІЇ

Розділ 20

ПОЗАГАЛАКТИЧНА АСТРОНОМІЯ

20.6. Радіогалактики і квазари

За останні 45 років відкрито близько 10 000 дискретних (тобто окремих, точкових або майже точкових) джерел радіовипромінювання. Складено каталоги радіоджерел, серед яких найвідоміший Третій Кембріджський каталог (його скорочене позначення 3С).

Аналіз показав, що певна частина дискретних радіоджерел належить нашій Галактиці, деякі з них — це залишки спалахів Наднових зір (наприклад, радіоджерело Телець А, пов'язане з Крабоподібною туманністю). Джерелами радіовипромінювання є і галактики. Однак потужність їх випромінювання в радіодіапазоні становить здебільшого 10-6 від світності галактики в оптичній частині спектра. Випромінювання багатьох галактик є тепловим, а його інтенсивність істотно залежить від типу галактики. Найслабкішими джерелами радіовипромінювання виявилися спіральні і неправильні галактики. їхня потужність у дециметровому діапазоні становить усього близько 1032 Вт. Радіовипромінювання еліптичних галактик у цьому ж діапазоні у 100 разів більше.

Об'єкти, потужність випромінювання яких у радіодіапазоні дорівнює або навіть більша потужності випромінювання в оптичному, названо радіогалактиками. їх відомо декілька сотень. Найближче до нас — радіоджерело Лебідь А ототожнене з галактикою, що складається з двох ядер і протяжної оболонки (гало). Червоне зміщення цієї галактики z = 0,056, що при Н = 65 (км/с-Мпк) відповідає відстані 260 Мпк. Одною з найдальших є радіогалактика 3С 295, для якої z = 0,46 і відстань близько 2500 Мпк. Потужність її випромінювання у радіодіапазоні становить близько 10 39 Вт.

До радіогалактик середньої потужності належить і джерело Діва А, ототожнене з велетенською еліптичною галактикою М 87, а також джерело Кентавр А, яке на фотографіях виглядає галактикою сферичної форми, перетятою потужною смугою поглинаючої речовини.

Особливістю радіогалактик є те, що їхнє випромінювання є нетепловим (синхротронним): воно виникає завдяки гальмуванню релятивістських електронів у магнітних полях. Багато з радіогалактик є подвійними або кратними (зони, що випромінюють у радіодіапазоні, розташовані з обох боків від оптичного об'єкта іноді на відстанях, які сягають десятків і сотень тисяч світлових років). Зокрема, біля джерела Кентавр А (рис. 20.11) є чотири радіовипромінюючих зони — по дві з кожного боку темної смуги: розташовані вони в ряд майже перпендикулярно до неї. Потужне синхротронне випромінювання радіохвиль виникає внаслідок гальмування потоків заряджених частинок у магнітному полі цих зон. Джерелом заряджених частинок є активне ядро галактики Кентавр А.

image51

Рис. 20.11. Активна галактика NGC 5128 (Кентавр А); темна смуга, що перетинає зображення галактики у візуальних променях, є наслідок сильного поглинання світла пилом

Загалом проблема активності ядер галактик все ще остаточно не з'ясована. Сьогодні загальноприйнятою є гіпотеза, запропонована британським астрономом Д. Лінден-Белом у 1969 році, згідно за якою високий рівень енерговиділення в активних ядрах підтримується за рахунок гравітаційного поля наявних там надмасивних чорних дір (слід зауважити, що подібний механізм був запропонований ще у 1964 році незалежно двома радянськими вченими Я. Б. Зельдовичем і І. Д. Новиковим і америкнським астрономом Е. Е. Солпітером). їх, однак, можна виявити лише посередніми методами. Наприклад, вивчення ядра Туманності Андромеди (M 31), рис. 20.12, найближчої до нас гігантської спіральної галактики (r = 740 кпк ± 40 кпк), дало такий результат: на відстані усього 10—20 пк від її центра зорі рухаються з надзвичайно великими швидкостями, отже, маса центрального тіла, яке керує їх рухом, повинна бути не меншою 5·107Μʘ.

image52

Рис. 20.12. Галактика Туманність Андромеди

Аналогічний висновок зроблено для галактик M 32, M 87, M 104 та ін., в ядрах яких зареєстровано рухи зір з великими швидкостями, а їх концентрація у центральній частині сягає 107—108 зір/пк3. Вважається досить імовірним, що чорна діра, але не надто масивна (2,5·106М0), є і в центрі нашої Галактики.

Загалом рівень активності ядра галактики і визначається масою центральної чорної діри і швидкістю акреції на неї міжзоряного газу та зір. Так, для вже згаданої активної галактики М 87 оцінка маси чорної діри дає 3·109Μʘ.

Ще потужнішими джерелами радіовипромінювання є квазари (їхня повна назва — квазізоряні радіоджерела). Перша реєстрація радіовипромінювання від квазара була здійснена американським любителем астрономії Г. Ребе- ром ще на початку 40-х років минулого століття. Приблизно через 10 років з'ясувалося, що джерело потужного радіовипромінювання у напрямі сузір'я Лебедя, яке зареєстрував Ребер, асоціюється на небі з об'єктом, схожим на галактику. Червоне зміщення в її спектрі відповідало швидкості віддалення понад 10 000 км/с і відстані більше 150 Мпк. Об'єкт одержав назву Лебідь A (номер 3С 405 за третім кембриджським каталогом радіоджерел). Відтоді й почалося систематичне вивчення позагалактичних точкових радіоджерел.

У 1960 році квазар 3С 48 (у сузір'ї Трикутника) вдалося ототожнити із зореподібним об'єктом 16m. Через два роки інше радіоджерело 3С 273 (із сузір'я Діви) ототожнили з зорею 13m. Певний час були незрозумілими спектри цих об'єктів, оскільки, по-перше, вони зовсім не подібні один до одного, і, по-друге, наявні в них сильні емісійні лінії не належали жодному з відомих хімічних елементів. Як з'ясувалося згодом, ці об'єкти нічого спільного не мали з зорями. У 1963 році американський вчений М. Шмідт виявив, що лінії в спектрі об'єкта 3С 273 зміщені в червоний бік, а z = Δλ/λ = 0,16. Відповідно червоне зміщення в спектрі об'єкта 3С 48 z = 0,37. Це дало змогу обчислити відстані до цих об'єктів і показати, що вони віддалені від Землі більш як на мільярди світлових років.

Зараз відкрито понад 10 000 квазарів, причому для всіх червоне зміщення перевищує z = 0,06. В одного з найдальших об'єктів, квазара PKS 2000330 червоне зміщення z = 3,90, що відповідає швидкості віддалення 0,92с. Світло від такого квазара подорожувало майже 13 млрд. років, перше ніж досягнути Землі.

Типовий квазар щосекунди випромінює енергії у 100 разів більше, ніж уся наша Галактика. Світності квазарів 1040—1041 Вт, що в 100—1000 разів перевищує потужність випромінювання найбільшої галактики з її сотнями мільярдів зір. Аналіз спектрів квазарів показує, що за хімічним складом вони мало чим відрізняються від звичайних зір. Розподіл інтенсивності випромінювання у неперервному спектрі квазара і значна поляризація випромінювання вказують на те, що більшість цієї енергії генерується синхротронним механізмом.

Істотною особливістю квазарів є значний надлишок випромінювання в інфрачервоній та ультрафіолетовій частинах спектра, а також змінність блиску з характерним часом близько року, а в деяких об'єктів навіть декілька днів. Поблизу деяких квазарів видно викиди — велетенські потоки речовини, що уподібнює квазари до радіогалактик та галактик Сейферта.

Слід зауважити, що далеко не всі квазари є джерелами потужного радіовипромінювання — з усіх відомих тільки 10% можна вважати такими.

У 1965 р. відкрили квазаги — квазізоряні галактики. Ці об'єкти за характеристиками подібні до квазарів, однак зі значно меншим радіовипромінюванням. У наш час їх відносять до єдиної групи квазарів і вважають, що все це — недовговічні стадії еволюційного розвитку галактик.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.