Квазари та радіогалактики, Космос та Всесвіт - дізнайтесь все!
Нещодавно було виявлено, що один з перших відкритих астрономами квазарів, ЗС 273, має досить сильне інфрачервоне випромінювання. Згідно з підрахунками Шкловського потужність цього випромінювання приблизно 100 разів перевищує потужність світлового випромінювання ЗС 273. Аналізуючи дані спостереження, учений дійшов висновку, що джерело інфрачервоного випромінювання збігається з оптичним ядром квазара. Це наводить на думку, що інфрачервоне та оптичне випромінювання ЗС273 мають спільну природу.
Як уже згадувалося вище, потужність, яка генерується у ЗС 273 в інфрачервоному та субміліметровому діапазонах, надзвичайно велика, а розміри центрального ядра дуже незначні. Але це означає, що винятково велика і щільність випромінювання. При такій щільності повинно мати місце особливе явище, яке називається зворотним ефектом Комптона. Воно полягає в тому, що фотони невидимих електромагнітних випромінювань, взаємодіючи з електронами, що рухаються зі швидкостями, близькими до швидкості світла (релятивістські електрони), розсіюються зі зміною довжини хвилі. В результаті виходить електромагнітне випромінювання в оптичному діапазоні. Таким чином, згідно з висновками Шкловського інфрачервоне та оптичне випромінювання квазара ЗС273 тісно пов'язані між собою.
Подібний висновок дозволяє зробити одне цікаве передбачення. Справа в тому, що згідно з спостереженнями оптичне випромінювання ЗС273 має змінний характер. Але якщо оптичне випромінювання породжується більш довгохвильовим, невидимим інфрачервоним випромінюванням, це останнє, очевидно, також має пити змінним. Подальші спостереження покажуть, чи справедливе таке передбачення.
Астрономічні спостереження показують, що ядра сейфертовських галактик містять велику кількість збудженого та іонізованого газу, тобто такого газу, частинки якого втратили частину своїх електронів і завдяки цьому придбали електричний заряд. Але якою є причина подібної іонізації, що її викликає? Ця проблема, дуже важлива для розуміння фізичних явищ, що відбуваються в радіогалактиках, донедавна була досить далекою від свого рішення. Проте наявність квазарів у ядрах сейфертовських галактик проливає певне світло цього питання.
Як ми вже знаємо, завдяки високій щільності випромінювання квазарів у них діє зворотний комптон-ефект. Підрахунки,проведені Шкловським для галактики N00 1275, показують, що внаслідок розсіювання інфрачервоних і субміліметрових фотонів тут має виникати дуже потужне рентгенівське випромінювання. Цього жорсткого випромінювання цілком достатньо іонізації газів у ядрі будь-якої сейфертовської галактики. Можна припускати, що аналогічні явища повинні мати місце також і в ядрах інших сейфертовських галактик, наприклад, N00 1068, N00 7469 і N00 3227. У зв'язку з цим, на думку Шкловського, було б цікаво спробувати виявити випромінювання їх ядер у діапазоні 8 і 4 мм. .
Всебічний аналіз матеріалів, наявних у розпорядженні сучасної оптичної та радіоастрономії, на думку Шкловского, дозволяє зробити висновок, що квазари та ядра сейфертовських галактик є подібним явищем. У всякому разі, фізична природа цих об'єктів однакова, а відмінності зводяться до масштабів процесів, що відбуваються. Не виключена також можливість, що ці об'єкти знаходяться у різних фазах своєї еволюції.
Яка ж фізична сутність активності галактичних ядер? Ймовірно, у таких ядрах відбуваються вибухи, що супроводжуються сильними викидами великих газових мас. Потужність подібного вибуху для різних галактик може змінюватись у досить широких межах. Але, мабуть, явище, про яке йдеться, має відбуватися в будь-якій галактиці на певній стадії її еволюції. Зокрема, цілком можливо, що свого часу паша Галактика, так само як і інші подібні до неї гігантські спіральні зіркові острови, переживала стадію активності ядра і ставилася, таким чином, до класу сейфертівських галактик.
Маркарян дійшов висновку, що блакитні ядра досліджених ним галактик відрізняються також аномально сильним випромінюванням в ультрафіолетовій частині спектра.
Чим же можна пояснитинезвичайні характер випромінювання та колір центральних областей таких галактик? На це питання може бути дві відповіді: або ці зіркові системи мають незвичайний зоряний склад або в їх ядрах відбуваються незвичайні процеси. Очевидно, і в тому і в іншому випадку подібні зіркові системи заслуговують на особливо пильну увагу.
У першій роботі Маркаряна було досліджено 40 аномальних галактик. Однак, щоб отримати можливість зробити будь-які висновки, слід не тільки розширити цей список, але спробувати з'ясувати, чи немає подібних галактик у віддалених областях простору.
З цією метою в Бюраканській обсерваторії було розпочато систематичний огляд неба за допомогою метрового рефлектора, з спеціальними призмами для вивчення спектрів слабких космічних об'єктів. Перша серія спостереження охопила області сузір'їв Великої Ведмедиці та Жирафа та район північного полюса нашої Галактики. В результаті, крім аномальних «ультрафіолетових» галактик, що входили до попереднього списку, було виявлено ще 70 об'єктів подібного типу. І взагалі, статистичні підрахунки показують, чию галактики з незвичайним ультрафіолетовим випромінюванням становлять, мабуть, не менше 5% від загальної кількості всіх галактик.
Цікаво, що багато «ультрафіолетових» галактик спостерігаються слабкі оболонки чи корони, відростки чи невеликі хвости, котрий іноді слабкі блакитні супутники. Такі придатки, мабуть, могли виникнути внаслідок викиду речовини з ядер таких зоряних систем. Це говорить про те, що значна частина «ультрафіолетових» галактик нині переживає наступну за викидом епоху, як кажуть астрономи, післяеруптивну стадію.
Найбільший інтерес має питання про походження аномального ультрафіолетового випромінювання. Хоча остаточна відповідь нанього може бути отриманий лише в результаті всебічного ретельного вивчення незвичайних зоряних систем, вже і на підставі наявних даних можна зробити деякі попередні висновки.
Виявилося, що всі «ультрафіолетові» галактики характером їх спектрів можна розділити на дві групи. У галактик однієї групи спектри схожі на спектри деяких зірок та квазарів, у галактик іншої – па спектри яскравих асоціацій.
Що ж до ядер першої групи, їх випромінювання також певною мірою нагадує комбінацію випромінювання зірок певних типів, зокрема, блакитних і червоних гігантів. Однак дуже важко
припустити, що такі утворення, як галактичні ядра, можуть складатися з цих двох типів зірок, що становлять протилежні етапи зіркової еволюції.
У зв'язку з цим Б. Є. Маркарян дійшов висновку, що ультрафіолетове випромінювання ядер цього має незоряне походження. Іншими словами, підтверджується гіпотеза академіка Амбарцумяна про наявність у ядрах деяких галактик активних тіл незоряної природи.
Подібний висновок добре узгоджується з результатами радіоспостережень галактик Маркаряна, проведених бюраканським астрономом Г. Товмасяном за допомогою великих австралійських телескопів. Вдалося встановити два дуже цікаві факти. По-перше, виявилося, що радіовипромінювання ультрафіолетових галактик помітно перевершує радіовипромінювання звичайних зоряних островів. По-друге, це радіовипромінювання виходить головним чином з їх центральних областей.
Але із центральних областей галактик Маркаряна виходить і незвичайне ультрафіолетове випромінювання. Це дає підставу припускати,що й те й інше випромінювання безпосередньо пов'язані з якимись процесами, які усередині ядер.
Мабуть, такі процеси є однією з форм активної діяльності ядер, характерну для певної стадії еволюції галактик, форму зовні менш помітну, але більш поширену, ніж вибухи, викиди та розподіл ядер.
Можливо, що ця форма діяльності призводить до утворення в галактиках спіральних рукавів.
У світлі отриманих даних особливо великого інтересу набуває схожість випромінювання ядер галактик Маркаряна з випромінюванням квазарів. До речі, об'єкти, про які йдеться, мають й інші подібні ознаки: високу світність, великі маси, здатність створювати навколо себе великі газові хмари, а також хмари частинок високої енергії, які є джерелами потужного радіовипромінювання.
Дослідження Б. Маркаряна було продовжено іншим бюраканським астрономом Еге. Хачикяном, який разом із американськими астрономами ретельно проаналізував спектри 35 «галактик Маркаряна». Серед них галактик виявились дві сейфертовські, причому більш яскраві, ніж всі інші галактики цього типу, відомі досі нір. Ядро однієї з них має майже таку ж яскравість, як квазари. Крім того, серед усіх єейфертовських галактик «галактики Хачикяна» відрізняються і найбільшими червоними змішаннями.
Активні процеси, що відбуваються в ядрах сейфертовських галактик, на думку, що розвивається сюраканськими астрономами, вказують на молодість вірш космічних об'єктів. Квазари, мабуть, ще молодші.
Таким чином, є всі підстави припускати, що «галактики Хачикяна» за своїми фізичними властивостями є проміжною еволюційною ланкою між квазізоряними джерелами радіовипромінювання іЗвичайними сейфертовськими галактиками.
Надзвичайно цікаві радіоспостереження квазарів було проведено останніми роками. Донедавна радіотелескопи за своєю здатністю значно поступалися оптичним інструментам.
Так, наприклад, при оптичних спостереженнях Сонця роздільна здатність досягала часткою секунди дуги, у той час як навіть найбільші радіотелескопи давали в кращому випадку частки хвилини. Щоб подолати це утруднення, радіофізики пішли шляхом створення про радіоінтерферометрів, т. е. системи радіотелескопів, рознесених деяку відстань.
Важливий крок у цьому напрямі зробили англійські вчені. Вони збудували інтерферометр із базою в кілька сотень кілометрів. Телескопи пов'язані спеціальним кабелем та його одночасні показання безпосередньо зіставлялися з допомогою телевізійних пристроїв. Потім було здійснено наступний крок: створено інтерферометр із гігантською базою близько 8 тис. кілометрів. Один із радіотелескопів знаходився в Анталії, а інший у США в Каліфорнії. При такій відстані прямий зв'язок по кабелю виявився неможливим. Тому кожна обсерваторія за умовленим часом спостерігала певний об'єкт самостійно. Результати вимірювань фіксувалися на магнітній плівці разом із сигналами точного часу. Потім проводилася спільна обробка обох записів.
Спостереження показали, що багато квазар мають дуже малими кутовими розмірами, меншими 0,5 секунди дуги. А в деяких кутові розміри приблизно складають близько 0,1 секунди дуги. Ці дані підтверджують точку зору, згідно з якою квазари не є галактиками, а є порівняно невеликими утвореннями, що нагадують ядра галактик, що знаходяться в особливо збудженому стані.
Ми вжеговорили про те, що багато гіпотез пов'язують утворення квазарів із концентрацією міжгалактичного газу. Проте Шкловський вважає, що така можливість цілком виключена. Справа в тому, що хімічний склад оболонок квазарів суттєво відрізняється від хімічного складу міжгалактичного середовища. Це середовище бідне на важкі елементи, а в оболонках квазарів вони присутні. Такий висновок підтверджується зокрема наявністю квазара 1! ядрі вже згадуваної галактики N00 1275. Галактика, про яку йдеться, свідомо належить до дуже «старих» об'єктів сформованих у віддалені часи. Квазар тут набагато молодший за саму галактику. Таким чином, виникнення квазізоряних об'єктів, існування радіогалактик та процеси, що відбуваються в сейфертівських галактиках, на думку Шкловского, є проявами різного ступеня активності галактичних ядер. Ця обставина ще раз підтверджує, що проблема галактичних ядер стає нині одним із центральних питань вивчення Всесвіту.
Останнім часом випромінювання спектрів квазарів призвело І. З. Шкловского та його співробітників до дуже цікавого висновку у тому, що розширення Метагалактики відбувалося не безперервно, і з «зупинкою» приблизно 50 млрд. років. У такому разі, за розрахунками М. С. Кардашева, вік нашої області Всесвіту не становить 10 млрд. років, як вважалося раніше, а близько 70 млрд. років. Якщо такі припущення виправдаються, це призведе до радикальної зміни багатьох уявлень про Всесвіт.