имеющихся в целом ряде звездных островов Вселенной. Чтобы решить эту

задачу, нужно самым тщательнейшим образом проанализировать существующие в

настоящее время данные астрономических и радиоастрономических наблюдений с

тем, чтобы постараться выяснить физическую сущность процессов, происходящих

в квазизвездных объектах.

Не так давно было обнаружено, что один из первых открытых астрономами

квазаров, ЗС 273, обладает довольно сильным инфракрасным излучением.

Согласно подсчетам Шкловского мощность этого излучения примерно в 100 раз

превосходит мощность светового излучения ЗС273. Анализируя данные

наблюдений, ученый пришел к выводу, что источник инфракрасного излучения

совпадает с оптическим ядром квазара. Это наводит на мысль, что

инфракрасное и оптическое излучения ЗС 273 имеют общую природу.

Как уже упоминалось выше, мощность, которая генерируется у ЗС 273 в

инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах, чрезвычайно велика, а размеры

центрального ядра весьма незначительны. Но это означает, что исключительно

велика и плотность излучения. При такой плотности должно иметь место особое

явление, называемое обратным эффектом Комптона. Оно состоит в том, что

фотоны невидимых электромагнитных излучений, взаимодействуя с электронами,

движущимися со скоростями, близкими к скорости света (релятивистские

электроны), рассеиваются с изменением длины волны. В результате получается

электромагнитное излучение в оптическом диапазоне. Таким образом, согласно

выводам Шкловского инфракрасное и оптическое излучения квазара ЗС273 тесно

связаны между cобой.

Подобное заключение позволяет сделать одно любопытное предсказание. Дело

в том, что согласно наблюдениям оптическое излучение ЗС 273 носит

переменный характер. Но если оптическое излучение порождается более

длинноволновым, невидимым инфракрасным излучением, то это последнее,

очевидно, также должно быть переменным. Дальнейшие наблюдения покажут,

справедливо ли подобное предсказание.

Анализ электромагнитного излучения квазаров позволяет установить явную

аналогию между этими удивительными объектами и ядрами галактик, находящихся

в активном состоянии—так называемых сейфертовских галактик. Ядра таких

галактик имеют весьма малые размеры, сравнимые с размерами квазизвездных

объектов, и подобно им обладают чрезвычайно мощным электромагнитным

излучением. Правда, это излучение главным образом сосредоточено в

инфракрасном диапазоне, но точно такое же явление, как мы уже видели,

наблюдается и у типичного квазара ЗС 273. Это дает все основания

предполагать, что в ядрах сейфертовских галактик, например, галактики NGC

1275, находятся «невидимые квазары».

Астрономические наблюдения показывают, что ядра сейфертовских галактик

содержат большое количество возбужденного и ионизованного газа, т. е.

такого газа, частицы которого потеряли часть своих электронов и приобрели

благодаря этому электрический заряд. Но какова причина подобной ионизации,

что ее вызывает? Эта проблема, весьма важная для понимания физических

явлений, происходящих в радиогалактиках, до недавнего времени была довольно

далека от своего решения. Однако наличие квазаров в ядрах сейфертовских

галактик проливает определенный свет на этот вопрос.

Как мы уже знаем, благодаря высокой плотности излучения квазаров в них

действует обратный комптон-эффект. Подсчеты, проведенные Шкловским для

галактики NGC 1275, показывают, что в результате рассеяния инфракрасных и

субмиллиметровых фотонов здесь должно возникать весьма мощное рентгеновское

излучение. Этого жесткого излучения вполне достаточно для ионизации газов в

ядре любой сейфертовской галактики. Можно предполагать, что аналогичные

явления должны иметь место также и в ядрах других сейфертовских галактик,

например NGC 1068, NGC7469 и NGC 3227. В связи с этим, по мнению

Шкловского, было бы интересно попытаться обнаружить излучение их ядер в

диапазоне 8 и 4 мм.

Всесторонний анализ материалов, имеющихся в распоряжении современной

оптической и радиоастрономии, по мнению Шкловского, позволяет сделать

вывод, что квазары и ядра сейфертовских галактик представляют собой сходное

явление. Во всяком случае, физическая природа этих объектов одинакова, а

отличия сводятся к масштабам происходящих процессов. Не исключена также

возможность, что эти объекты находятся в разных фазах своей эволюции.

Какова же физическая сущность активности галак-тических ядер? Вероятно, в

таких ядрах происходят взрывы, которые сопровождаются сильными выбросами

больших газовых масс. Мощность подобного взрыва для различных галактик

может изменяться в довольно широких пределах. Но, видимо, явление, о

котором идет речь, должно происходить в любой галактике на определенной

стадии ее эволюции. В частности, вполне возможно, что в свое время наша

Галактика, так же как и другие подобные ей гигантские спиральные звездные

острова, переживала стадию активности ядра и относилась, таким образом, к

классу сейфертовских галактик.

О явном сходстве квазаров с явлениями, происходящими в ядрах некоторых

галактик, говорят и результаты исследований бюраканского астронома Б. Е.

Мар-каряна. Еще в 1963 г. он опубликовал интересную работу, посвященную

изучению особого класса галактик. Эти звездные системы обладают ядрами,

которые значительно голубее, чем ядра большинства других галактик, имеющих

такую же форму.

Маркарян пришел к выводу, что голубые ядра исследованных им галактик

отличаются также аномально сильным излучением в ультрафиолетовой части

спектра.

Чем же можно объяснить необычные характер излучения и цвет центральных

областей таких галактик? На этот вопрос может быть два ответа: либо эти

звездные системы обладают необычным звездным составом либо в их ядрах

происходят необычные процессы. Очевидно, и в том и в другом случаях

подобные звездные системы заслуживают особенно пристального внимания.

В первой работе Маркаряна было исследовано 40 аномальных галактик. Однако

чтобы получить возможность сделать какие-либо выводы, следовало не только

расширить этот список, но попытаться выяснить, нет ли подобных галактик в

отдаленных областях пространства.

С этой целью в Бюраканской обсерватории был начат систематический обзор

неба с помощью метрового рефлектора, снабженного специальными призмами для

изучения спектров слабых космических объектов. Первая серия наблюдения

охватила области созвездий Большем Медведицы и Жирафа и район северного

полюса нашей Галактики. В результате помимо аномальных «ультрафиолетовых»

галактик, входивших в прежний список, было обнаружено еще 70 объектов

подобного типа. И вообще, статистические подсчеты показывают, что галактики

с необычным ультрафиолетовым излучением составляют, по-видимому, не менее

5% от общего числа всех галактик.

Любопытно, что у многих «ультрафиолетовых» галактик наблюдаются слабые

оболочки или короны, отростки или небольшие хвосты, а иногда и слабые

голубые спутники. Подобные придатки, видимо, могли возникнуть в результате

выброса вещества из ядер таких звездных систем. Это говорит о том, что

значительная часть «ультрафиолетовых» галактик в настоящее время переживает

последующую за выбросом эпоху, как говорят астрономы, послеэруптивную

стадию.

Наибольший интерес представляет вопрос о происхождении аномального

ультра4)иолетового излучения. Хотя окончательный ответ на него может быть

получен лишь в результате всестороннего тщательного изучения необычных

звездных систем, уже и на основании имеющихся данных можно сделать

некоторые предварительные выводы.

Оказалось, что все «ультрафиолетовые» галактики по характеру их спектров

можно разделить на две группы. У галактик одной группы спектры похожи, на

спектры некоторых звезд и квазаров, у галактик другой—на спектры ярких

ассоциаций.

Анализ спектров показывает, что ультрафиолетовое излучение ядер галактик

второй группы может иметь чисто звездное происхождение.

Что же касается ядер первой группы, то их излучение также в какой-то

степени напоминает комбинацию излучения звезд определенных типов, а именно,

голубых и красных гигантов. Однако весьма трудно предположить, что такие

образования, как галактические ядра, могут состоять из этих двух типов

звезд, представляющих противоположные этапы звездной эволюции.

В связи с этим Б. Е. Маркарян пришел к заключению, что ультрафиолетовое

излучение ядер этого типа имеет незвездное происхождение. Другими словами,

подтверждается гипотеза академика Амбарцумяна о наличии в ядрах некоторых

галактик активных тел незвездной природы.

Подобный вывод хорошо согласуется с результатами радионаблюдений галактик

Маркаряна, которые были проведены бюраканским астрономом Г. Товмасяном с

помощью больших австралийских телескопов. Удалось установить два весьма

любопытных факта. Во-первых, оказалось, что радиоизлучение ультрафиолетовых

галактик заметно превосходит радиоизлучение обычных звездных островов. Во-

вторых, что это радиоизлучение исходит главным образом из их центральных

областей.

Но из центральных областей галактик Маркаряна исходит и необычное

ультрафиолетовое излучение. Это дает основание предполагать, что и то и

другое излучения непосредственно связаны с какими-то процессами,

протекающими внутри ядер.

Видимо, такие процессы представляют собой одну из форм активной

деятельности ядер, характерную для определенной стадии эволюции галактик,

форму внешне менее заметную, но.более распространенную, чем взрывы, выбросы

и деление ядер.

Возможно, что именно эта форма деятельности приводит к образованию в

галактиках спиральных рукавов.

В свете полученных данных особенно большой интерес. приобретает сходство

излучения ядер галактикМар-каряна с излучением квазаров. Кстати сказать,

объекты, о которых идет речь, обладают и другими сходными признаками:

высокой светимостью, большими массами, способностью создавать вокруг себя

обширные газовые облака, а также облака частиц высокой энергии, которые

являются источниками мощного радиоизлучения.

Исследования Б. Маркаряна были продолжены другим бюраканским астрономом

Э. Хачикяном, который совместно с американскими астрономами тщательно

проанализировал спектры 35 «галактик Маркаряна». Среди этих галактик

оказались две сейфертовские, причем более яркие, чем все остальные

галактики этого типа, известные до сих пор. Ядро одной из них обладает

почти такой же яркостью, как квазары. Кроме того, среди всех сейфертовских

галактик «галактики Хачикяна» отличаются и самыми большими красными

смещениями.

Активные процессы, происходящие в ядрах сейфертовских галактик, согласно

точке зрения, развиваемой бюраканскими астрономами, указывают на молодость

этих космических объектов. Квазары, видимо, еще более молоды.

Таким образом, есть все основания предполагать, что «галактики Хачикяна»

по своим физическим свойствам являются промежуточным эволюционным звеном

между . квазизвездными источниками радиоизлучения и обычными сейфертовскими

галактиками.

Чрезвычайно интересные радионаблюдения квазаров были проведены в

последние годы. До недавнего времени радиотелескопы по своей разрешающей

способности значительно уступали оптическим инструментам.

Так, например, при оптических наблюдениях Солнца разрешающая способность

достигала долей секунды дуги, в то время как даже самые крупные

радиотелескопы давали в лучшем случае доли минуты. Чтобы преодолеть это

затруднение, радиофизики пошли по пути создания так называемых

радиоинтерферометров, т. е. системы радиотелескопов, разнесенных на

некоторое расстояние.

Важный шаг в этом направлении сделали английские ученые. Они построили

интерферометр с базой в несколько сотен километров. Телескопы были связаны

специальным кабелем и их одновременные показания непосредственно

сопоставлялись с помощью телевизионных устройств. Затем был осуществлен

следующий шаг:

создан интерферометр с гигантской базой около 8 тыс. километров. Один из

радиотелескопов находился в Англии, а другой в США в Калифорнии. При таком

расстоянии прямая связь по кабелю оказалась невозможной. Поэтому каждая

обсерватория в условленное время наблюдала определенный объект

самостоятельно. Результаты измерений фиксировались на магнитной пленке

вместе с сигналами точного времени. Затем производилась совместная

обработка обеих записей.

Наблюдения показали, что многие квазары обладают весьма малыми угловыми

размерами, меньшими 0,5 секунды дуги. А у некоторых угловые размеры

предположительно составляют около 0,1 секунды дуги. Эти данные подтверждают

точку зрения, согласно которой квазары не являются галактиками, а

представляют собой сравнительно небольшие образования, напоминающие ядра

галактик, находящихся в особо возбужденном состоянии.

Мы уже говорили о том, что многие гипотезы связывают образование квазаров

с концентрацией межгалактического газа. Однако Шкловский считает, что

подобная возможность совершенно исключена. Дело в том, что химический

состав оболочек квазаров существенно отличается от химического состава

межгалактической среды. Эта среда бедна тяжелыми элементами, а в оболочках

квазаров они присутствуют. Такой вывод подтверждается, в частности,

наличием квазара в ядре уже упоминавшейся 'галактики NGC 1275. Галактика, о

которой идет речь, заведомо относится к числу весьма «старых» объектов,

сформировавшихся в отдаленные времена. Квазар здесь намного моложе самой

галактики.

Таким образом, возникновение квазизвездных объектов, существование

радиогалактик и процессы, происходящие в сейфертовских галактиках, по

мнению Шкловского, представляют собой проявления различной степени

активности галактических ядер. Это обстоятельство еще раз подтверждает, что

проблема галактических ядер становится в настоящее время одним из

центральных вопросов изучения Вселенной.

В самое последнее время излучение спектров квазаров привело И. С.

Шкловского и его сотрудников к весьма интересному выводу о том, что

расширение Метагалактики происходило не непрерывно, а с «остановкой»

приблизительно на 50 млрд. лет. В таком случае, по расчетам Н. С.

Кардашева, возраст нашей области Вселенной составляет не 10 млрд. лет, как

считалось раньше, а около 70 млрд. лет. Если подобные предположения

оправдаются, это приведет к радикальному изменению многих представлений о

Вселенной.

Квазары и незвездная материя

Что же могут представлять собой квазары и какова физическая природа

активности галактических ядер?

В современной астрономии имеются некоторые данные, позволяющие подойти к

объяснению этих явлений. Мы уже знакомились с представлениями об особом

состоянии вещества — дозвездной материи, развиваемыми академиком В. А.

Амбарцумяном. Амбарцумян впервые выдвинул и обосновал предположение о

возможности

[pic]

Рис. 58. Взрыв в ядре галактики М 82.

образования космических тел не путем сгущения (или не только путем

сгущения) разреженной среды, а путем распада первичных сверхтвердых тел.

Как мы уже видели, эти дозвездные, или, лучше сказать, незвездные (ведь

звезды могут из них и не образоваться) тела являются могучими

аккумуляторами энергии. Поэтому вполне можно предположить, что квазары

представляют собой не что иное, как одну из форм проявления незвездной

материи, хотя справедливость требует отметить, что и подобная точка зрения

сталкивается с целым рядом трудностей.

В 1963 г. американский астрофизик А. Сандейдж завершил работу по изучению

движения газа в сравнительно близкой к нам галактике М82. Сандейдж пришел к

выводу, что характер этого движения указывает на то, что приблизительно 1,5

млрд. лет назад из ядра М 82 произошел выброс газовых масс, более чем в

миллион раз превосходящих массу Солнца. Эти и другие подобные им факты и

привели академика Ам-барцумяна к мысли, что в состав галактических ядер

входят сверхплотные тела из незвезднои материи.

До последнего времени о наличии в природе подобных материальных

образований можно было судить только чисто теоретически, поскольку в

устойчивом состоянии незвездная материя практически не излучает и,

следовательно, не может быть обнаружена при обычных наблюдениях. Но вполне

вероятно, что с открытием сверхзвезд мы впервые получили возможность

наблюдать незвездную материю в таком состоянии, когда она бурно излучает

(т. е. в момент взрыва). Подобное предположение подтверждается еще и тем

обстоятельством. что обнаружены галактические ядра, которые находятся в

«промежуточном» состоянии—«возбужденные» ядра. Светимость их выше, чем у

спокойных ядер, по значительно ниже, чем у сверхзвезд. Спектральные

наблюдения показали, что возбужденные ядра выбрасывают потоки газового

вещества со скоростями, достигающими десяти тысяч километров в секунду.

Можно предполагать, что активность галактических ядер, а также мощные

взрывы — все это проявления находящихся & них незвездных тел. Что касается

направления эволюции ядер, то окончательный ответ на этот вопрос могут дать

лишь дальнейшие исследования. Но, согласно предположениям академика

Амбарцумяна, не исключена возможность, что исходным пунктом развития

являются изолированные незвездные тела, которые переходят в активное

состояние, испускают огромное количество энергии и в конце концов переходят

в спокойное состояние.

Были сделаны попытки связать эту точку зрения с гипотезой «расширяющейся

Вселенной». Не являются ли незвездные тела сгустками первоначального

сверхпланетного вещества, которые по тем или иным причинам отстали от

общего процесса эволюции и в течение некоторого времени находились в

устойчивом состоянии? Подобное предположение вполне допустимо, хотя в то же

время вряд ли возможно уложить все многообразие явлений, происходящих в

мире галактик, в упрощенную схему расширяющейся Вселенной. В частности, не

исключена возможность, что незвездная материя образуется в наше время из

каких-то других ее форм. Интересно упомянуть и о соображениях советского

ученого В. Л. Гинзбурга, который считает, что важную роль в выделении

мощной энергии квазаров могут играть сверхплотные магнитные поля. Подсчеты

показывают, что при определенных условиях энергия таких полей может

превосходить ядерную энергию.

Высказывается также предположение, что в кваза-рах происходит аннигиляция

вещества и антивещества.

Имеются интересные предположения также и относительно механизма

радиоизлучения квазаров, основанные на результатах радиоастрономических

наблюдений. Некоторые ученые считают, что в центральной части квазара

располагается сравнительно небольшой источник излучения, обладающий сильным

магнитным полем, в котором движутся электроны высоких энергий. Этот

источник дает уже знакомое нам синхротронное излучение. Отмеченные

наблюдателями колебания яркости центральной области квазаров, возможно,

объясняются пульсациями и образованием ударных волн.

Во всех направлениях от центрального источника разлетается газовая

оболочка, состоящая из сравнительно плотных волокон. На еще больших

расстояниях от центра движутся релятивистские электроны, т. е. электроны,

обладающие скоростями, близкими к скорости света. Они тоже дают

синхротронное излучение, но уже в слабых полях. Многие астрономы в

настоящее время придерживаются мнения, что квазар - это газовая масса,

внутри которой происходят крупномасштабные движения вещества со скоростями,

достигающими одной десятой скорости света. Как показывают расчеты, такие

движения должны повышать устойчивость. По той же причине должно происходить

и общее вращение квазара, причем внутренние слои должны вращаться быстрее,

а внешние медленнее. Только при таком условии не будет происходить

центробежное сбрасывание вещества.

Видимо, современная астрономия стоит на пороге открытий величайшей

важности, открытий, которые явятся дальнейшим и притом весьма существенным

шагом на пути познания Вселенной в целом.

В одном из своих выступлений президент Академии наук СССР академик М. В.

Келдыш особо подчеркнул, что наблюдая физические явления, которые

происходят в необъятной Вселенной, мы можем многому научиться и для

реализации новых процессов на Земле.

Литература:

«Увлекательная астрономия», Комаров В.Н., «Наука», 1968.

Страницы: 1, 2