Проблемы, связанные с радиогалактиками. Новый вид космических объектов

Некоторые галактики являются не только источниками света, но и мощными источниками радиоволн. Их называют «радиогалактиками». Конечно, все галактики испускают длинноволновое радиоизлучение, так как они содержат остатки сверхновых и другие дискретные радиоисточники, но количество энергии, излучаемой радиогалактиками, совсем иного порядка величины.

Проблемы, связанные с радиогалактиками. Типичная галактика с сильным радиоизлучением-М 87 в скоплении галактик в созвездии Девы-находится на расстоянии приблизительно 60 млн. световых лет от Земли. Эта галактика замечательна выбросом, по внешнему виду похожим на струю вещества, истекающего с огромной скоростью. Энергия, излучаемая М 87 в радиодиапазоне, примерно в 10000 раз больше, чем можно было бы ожидать. Некоторые другие радиогалактики много более удалены от нас. Например, Лебедь А-первая радиогалактика, которую удалось отождествить с оптическим объектом в 1954 г.,-удалена на 700 млн. световых лет, если принимать постоянную Хаббла равной 50 км/с на мегапарсек (парсек-расстояние, на котором у звезды наблюдается параллакс в Г; 1 пс = 3,26 светового года).

В оптические телескопы наблюдают небесные объекты, излучающие видимый свет, а радиотелескопы воспринимают более длинноволновое излучение небесных объектов. Каждый из этих методов подчеркивает различные особенности одного и того же объекта.

На рисунке радиокарга галактики Андромеды (красные линии) наложена на ее оптическое изображение. Эта галактика- слабый радиоисточник. Однако на карте заметны радиоисточники, невидимые в оптическом диапазоне, например источник в правом нижнем углу. Длины волн, улавливаемых радиотелескопами, лежат в пределах примерно от 30 м до 1 см-все приходящие из космоса более короткие радиоволны не пропускаются земной атмосферой

Предлагалось много теорий для объяснения радиоизлучения таких необычных галактик. Вначале думали, что радиогалактика-это результат столкновения двух, в сущности, независимых систем, проходящих одна сквозь другую в противоположных направлениях. При подобном прохождении отдельные звезды должны сталкиваться очень редко, но межзвездный газ обязательно будет претерпевать длительное столкновение, в результате чего, как предполагалось, и излучаются регистрируемые на Земле радиоволны. Источники излучения в таких радиогалактиках, как Центавр А, и в самом деле состоят из двух частей. У галактики Лебедь А, как и у многих других радиогалактик, имеются два центра мощного радиоизлучения, но по обе стороны от оптического объекта; с последним совпадает лишь слабый радиоисточник.

Дальнейшие исследования показали, что при столкновениях галактик должно было бы высвобождаться намного меньше энергии, чем это необходимо для объяснения результатов наблюдений; поэтому теория сталкивающихся галактик была отвергнута. Сейчас считают, что радиоизлучение-результат чудовищных взрывов (причина которых пока не ясна) в самих галактиках. Отличный пример тому -М 82, неправильная галактика в созвездии Большой Медведицы. В ней была обнаружена сложная структура из огромных газовых волокон, движущихся со скоростью до 160 км/с. Их наблюдаемые движения говорят о том, что в центре М 82 примерно 1,5 млн. лет назад, по-видимому, произошел какой-то взрыв (но так как расстояние до галактики равно 10,5 млн. световых лет, в нашей системе счета времени взрыв произошел 12 млн. лет назад). Полагают, что радиоизлучение объектов типа М 82 обусловлено синхротронным излучением, которое возникает при торможении электронов высокой энергии в магнитном поле.

Галактика «GAL А»-самая близкая к нам из трех радиогалактик, показанных на этой фотографии. Может быть, она связана с эллиптической галактикой (в левом верхнем углу). Указано также оптическое отождествление радиоисточников ЗС 390.3 и GAL В

Новый вид космических объектов. В 1960 г. процесс поиска далеких космических объектов привел к удивительным результатам. Несколько объектов, считавшихся далекими на основании характеристик их радиоизлучения, удалось отождествить на фотографиях, полученных с помощью паломарского телескопа, с голубыми звездообразными объектами. До 1963 г. эти объекты считали неизвестным прежде типом звезд в Млечном Пути. В марте 1963 г. М. Шмидт, проводивший наблюдения на 5-метровом телескопе, сумел отождествить линии в спектре радиоисточника ЗС 273 (т.е. 273-го объекта в 3-м Кембриджском каталоге радиоисточников); одновременно Гринстейн и Мэттьюз опубликовали результаты измерения красного смещения другого голубого объекта-ЗС 48. Красные смещения оказались чрезвычайно большими. По мере обнаружения все новых представителей объектов того же типа стало ясно, что открыт новый класс объектов, самых далеких из всех известных в настоящее время, скорость удаления которых во многих случаях превосходит половину скорости света.

Проблемы, связанные с квазарами. Эти далекие объекты назвали квазарами (сокращенная форма от «квазизвездные объекты»). Квазары задали астрономам много трудных загадок. Если верить оценкам их расстояний, то получается, что яркий квазар может светить гораздо сильнее, чем целая галактика вроде нашей. Трудно понять, как может сравнительно маленький объект излучать так много энергии. Из результатов радиоизмерений угловых диаметров квазаров с учетом того, что обнаруженные у некоторых из них изменения блеска происходят сравнительно быстро, следует, что основная часть энергии излучается из области пространства поперечником всего в несколько световых лет.

Все известные у нормальных звезд и галактик процессы генерации энергии представляются недостаточно мощными для объяснения этих явлений, поэтому в последние годы было создано много теорий с целью объяснить феномен квазара. Выдвинуто предположение, что это явление может быть вызвано вспышками многих сверхновых, быстро следующими одна за другой, но непонятно, почему это могло бы происходить. А теории, исходящие из возможного существования антивещества или черных дыр, выглядят весьма сомнительными.

Возможно, что квазары и некоторые типы радиогалактик (в первую очередь сейфертовские системы - галактики с яркими центральными ядрами и линейчатыми эмиссионными спектрами)-это различные эволюционные стадии объектов одного класса, но для уверенного вывода явно не хватает надежной информации. Недавно два американских астронома, Дж. Оук и Дж. Ганн, показали, что пекулярный объект, известный как BL Ящерицы, возможно, является квазаром, расположенным в обычной галактике.