§ 6.6. Ядра галактик и их активность. Радиогалактики. Квазары

Характерной особенностью излучения активных ядер галактик является их высокая мощность и переменность, происходящая на самых различных масштабах времени – от нескольких десятков часов до нескольких лет (в рентгеновском диапазоне спектра – вплоть до нескольких минут). Она свидетельствует о чрезвычайной компактности источника излучения.

Основные свойства активных нестационарных галактик (сейфертовских галактик) можно сформулировать следующим образом:

1. Нестационарные явления в галактиках связаны с их ядрами, на которые приходится значительная доля излучения всей галактики (нередко в областях диаметром в 1 парсек выделяется мощность излучения, сравнимая со светимостью нашей Галактики).

2. Излучение ядер по наблюдениям в широком диапазоне длин волн является нетепловым.

3. Излучение ядер, как правило, является переменным.

4. Спектры излучения ядер содержат широкие эмиссионные линии, вызванные движением газа с большими скоростями.

Первое и четвертое свойства были сформулированы еще Карлом Сейфертом.

Активные галактики составляют примерно 1 % от общего числа спиральных галактик.

Активные галактики можно обнаружить по переменности их блеска. Кстати, целый ряд переменных внегалактических объектов был открыт астрономами и занесен в соответствующие каталоги переменных звезд, и только после получения данных о расстояниях до них догадались о внегалактической природе этих объектов. Такова, например, переменная звезда BW в созвездии Тельца, оказавшаяся мощным радиоисточником 3С120 с оптическим спектром, характерным для сейфертовских галактик. В качестве переменных звезд были уже известны и некоторые другие внегалактические объекты: AP Весов, Х Волос Вероники.

Переменность с большой амплитудой блеска как в радио, так и в оптическом диапазонах характерна для лацертид, названных так по имени BL Lacertae (объект в созвездии Ящерицы), первоначально известной как переменная звезда. У лацертид оптические спектры являются непрерывными. Блеск лацертид изменяется в широких пределах. Излучение лацертид сильно поляризовано (до 50–60 %), а это указывает на присутствие магнитного поля.

Таким образом, в настоящие время известно несколько тысяч галактик с нестационарными ядрами, которое можно разбить на три основные группы:

1. галактики, подобные обнаруженным Сейфертом (сейфертовские галактики);

2. радиогалактики и квазары;

3. объекты типа BL Ящерицы (лацертиды).

В 1963 г. некоторые источники радиоизлучения с угловыми размерами в 1" или меньше были отождествлены со звездообразными объектами в оптическом диапазоне, иногда окруженными диффузным ореолом или выбросами вещества. Изучено много тысяч подобных объектов, названных квазарами (квазизвездными радиоисточниками).

Такие же оптические объекты, но не обладающие сильным радиоизлучением, были открыты в 1965 г. и названы квазизвездными галактиками (квазагами), а вместе с квазарами их стали называть квазизвездными объектами.

Квазары, как и активные ядра галактик, обладают избытком излучения в инфракрасной и рентгеновской областях спектра.

В спектрах квазаров наблюдаются эмиссионные линии, типичные для диффузных туманностей, а иногда и резонансные линии поглощения.

В первое время отождествление этих линий было затруднено необычайно сильным красным смещением: линии, обычно расположенные в ультрафиолетовой области спектра, в ряде случаев оказываются в видимой области. Хотя высказывалась возможность того, что причина красного смещения линий в спектрах квазаров иная, чем у далеких галактик, скорее всего оно говорит об огромных скоростях удаления квазаров. Расстояния, найденные по красным смещениям, показывают, что квазары — самые далекие из известных нам объектов. Если это действительно так, то они позволяют изучить свойства вещества на протяжении огромных расстояний более 10⁹ пс, которым соответствуют масштабы времени в миллиарды лет.

Наиболее удивительным свойством квазаров оказалась переменность излучения некоторых из них, открытая сначала в оптическом, а затем и в радиодиапазоне. Колебания светимости происходят неправильным образом за время порядка года и даже меньше (до недели!). Отсюда можно сделать вывод, что размеры квазаров не превышают пути, проходимого светом за время существенного изменения светимости (иначе переменность не наблюдалась бы) и заведомо меньше светового года, т.е. не более десятков тысяч астрономических единиц.

Квазары во многом напоминают активные ядра галактик. Об этом говорят их малые угловые размеры, распределение энергии в спектре, переменность их оптического и радиоизлучения, наблюдаемая в некоторых случаях. Ряд особенностей сближает квазары с ядрами сейфертовских галактик. К ним прежде всего относится сильное расширение эмиссионных линий в спектрах, указывающее на движения со скоростями, достигающими 3000 км/сек. У некоторых квазаров наблюдаются облака выброшенного вещества, что говорит о взрывном характере происходящих в них явлений, приводящих к высвобождению огромных энергий, по порядку величины сравнимых с излучением радиогалактик. По-видимому, аналогичные процессы происходят в мощных радиогалактиках типа Лебедь-А и вызывают взрывы ядер некоторых других галактик.

Предполагается, что квазары — одна из стадий эволюции галактик.