Виктор Комаров - Занимательная астрофизика

Исходя из этого, можно заключить, что энерговыделение квазаров огромно. Светимость всей нашей Галактики составляет около 10 37Вт. У квазаров она на несколько порядков выше! А общее количество энергии, выделяемой квазарами, оценивается в 10 54Дж. 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- 1большое (размером 10 16-10 17см), но гигантское по масса (порядка 10 8-10 9масс 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.

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.

Как выяснилось, эта активность в очень многих случаях проявляется в форме узких выбросов плазмы — ионизованного газа, исходящих из центра галактики и являющихся источниками радиоизлучения.

Еще при изучении радиогалактики в созвездии Лебедя (радиоисточник Лебедь А) было установлено, что источником ее радиоизлучения является не сама эта галактика, а две диффузные области, расположенные по обе ее стороны.

В дальнейшем оказалось, что такую же двойную структуру имеет и большинство известных нам внегалактических источников радиоизлучения (см. рис. 6).

Протяженность выбросов может быть весьма велика. Так, например, в галактике М 87 (NGC 4486) протяженность выброса в проекции на плоскость, перпендикулярную лучу зрения, составляет около 5 тыс. световых лет (радиоисточник Дева А — рис. 8). Как показывают наблюдения и теоретические исследования, яркое оптическое излучение этого выброса порождается релятивистскими электронами, движущимися в магнитных полях со скоростями, близкими к скорости света. Таким образом, и это излучение имеет синхротронную природу. Очевидно, в ядре галактики М 87 происходят какие-то мощные физические процессы, сопровождающиеся выделением огромного количества энергии.

Иногда выбросы вытягиваются на расстояние до миллиона световых лет, заканчиваясь в своеобразных округлых, протяженных «радиооблаках», расположенных за пределами изображения галактики, наблюдаемого в оптическом диапазоне (рис. 9). В таких радиооблаках заключена колоссальная энергия — до 10 63Дж и даже выше. Чтобы оценить количество этой энергии, достаточно сказать, что для ее выделения пришлось бы полностью превратить в излучение массу десятков и даже сотен миллионов звезд.

А у галактики NGC 6251, расположенной от нас на расстоянии 300 млн. световых лет, выброс тянется на 4 млн. световых лет.

Высказывается предположение, что радиоизлучающая субстанция выбрасывается из ядра радиогалактики в двух диаметрально противоположных направлениях вдоль оси вращения ядра. Особого внимания заслуживает тот факт, что выброшенное вещество на протяжении многих миллионов лет не рассеивается. Видимо, это объясняется тем, что сгустки выброшенной намагниченной плазмы проходят со сверхзвуковой скоростью через межгалактическую среду. Поэтому расширение сгустка за счет внутреннего давления происходит лишь до тех пор, пока это давление не будет уравновешено внешним давлением. При этом внутреннее давление складывается из обычного газового давления, пропорционального температуре, и плотности сгустка, магнитного давления и давления космических лучей, а внешнее равно половине произведения плотности окружающей среды ρ cpна квадрат скорости V сгдвижения сгустка:

Однако после того, как движение сгустков оказывается заторможенным внешней средой, они постепенно начинают рассеиваться.

Вообще же семейство космических выбросов довольно разнообразно. Они бывают мощными и мелкомасштабными, двойными и односторонними, прямолинейными и искривленными, зеркально-симметричными и обладающими обращенной симметрией (т. е. изгибу в одну сторону у одного из выбросов соответствует изгиб в противоположную сторону у другого).