книги из ГПНТБ / Явления нестационарности и звездная эволюция

342 Н ЕС ТА Ц И О Н А РН Ы Е О Б Ъ Е К Т Ы Н Е З В Е З Д Н О Й П Р И Р О Д Ы [Гл. 8

смещений. Другой важный вопрос — есть ли в них звезды? Выдвигались гипотезы: 1) «космологическая», объясняю­ щая красное смещение расширением Метагалактики, 2) «гравитационная», предполагающая, что оно вызвано гравитационным полем массивного коллапсирующего объ­ екта, 3) «доплеровская», рассматривающая красное сме­ щение как следствие разлета квазаров из центра, близкого к наблюдателю, 4) квазары выброшены наряду с радиога­ лактиками из пекулярных галактик (Арп, 1966).

Однако уже собраны факты в пользу космологической природы красных смещений квазаров: более чем в десяти случаях квазары не только проектируются на скопления галактик, но и имеют одинаковые с ними красные смеще­ ния (Бакал и др. 1971, 1973), иными словами они нахо­ дятся в этих скоплениях галактик.

При космологической природе красных смещений по ним легко находятся расстояния, абсолютные величины и другие характеристики объектов (квазаров, галактик).

Для оценок электронных концентраций и температур областей, излучающих эмиссионные линии в квазарах, используются методы, разработанные для газовых туман­ ностей. Сопоставление ряда таких исследований привело Бербиджа Дж. и Бербидж М. (1967) к выводу, что для типич­

порядок больше гравитационного радиуса объекта. Не­ ограниченное сжатие сверхзвезды остановлено вращением либо магнитной турбуленцией. Напряжение магнитного поля ядра более Юге. Ядро непрерывно и сильными взры­ вами выбрасывает потоки частиц различной энергии. В зо­ не радиусом ~ 1 0 18 см квазар окружен облаками ионизо­ ванного газа, создающими линейчатый спектр, а на рас­ стояниях — 1 0 21 см находятся облака релятивистских частиц, запертых в слабых магнитных полях — протяжен­ ные радиокомпоненты квазара.

Модель области излучения линейчатого спектра разра­ ботана Шкловским (1964). В ней большие ширины эмис­ сионных линий (2 0 — 1 0 0 А) даже после учета расширения их эффектом красного смещения создаются не доплеров­

3 тыс. км!сек, а рассеянием на свободных электронах в сфе­ рическом тонком слое большого радиуса с оптической тол­ щей электронного рассеяния менее единицы. Линии излу­ чения в спектрах квазаров принадлежат различным потен­ циалам ионизации, следовательно, области их возникно­ вения стратифицированы. Модель хорошо объяснила наб­ людаемые потоки излучения, ширины линий и оптические светимости квазаров (Бербидж и др., 1966).

Два десятка квазаров имеют линии поглощения. Бакал (1971) делит системы линий поглощения на одиночные

имультисистемные. Одиночные характеризуются линиями с тонкой структурой и ширинами — 1 0 А, небольшими отклонениями в ту или иную сторону красных смещений, измеренных по ним от измеренных по эмиссионным линиям (это связано, по-видимому, с турбулентными движениями газа возле квазара). Мультисистемные линии узки (-— 1 А)

иих красные смещения заметно меньше, чем у системы эмиссионных линий. Они, очевидно, образуются в меж­ галактической среде и при прохождении излучения ква­ заров через «мертвые» галактики.

Распределение энергии в непрерывном спектре ряда квазаров изучено сканированием с узкой полосой пропу­ скания в области 1000—7000 А. Для квазара ЗС 273 заре­ гистрировано рентгеновское излучение, смыкающееся по интенсивности с оптическим спектром, а также инфра­ красное излучение, резко повышенное по сравнению с ин­

терполируемым на основании распределения энергии в оптическом и радиоволновом диапазонах. У квазаров обнаружена небольшая оптическая поляризация (~ 1 0 %), причем в инфракрасной области она выше. Сильно опти­ чески переменные квазары обнаруживают в ряде случаев, наоборот, высокую поляризацию, характеристики которой переменны.

Массовые оценки распределения энергии по широко­ полосным фильтрам UBV дают в среднем распределение энергии по спектру, обратно пропорциональное длине волны, хотя и с большим разбросом. Мак-Кри (1966), Кардашев и Комберг (1966) обнаружили заметный ход показателей цвета U — В жВ — V с красным смещением квазаров и объяснили эту зависимость: с ростом красного смещения в полосы пропускания U, В и V приходят

344 Н Е С Т А Ц И О Н А РН Ы Е О Б Ъ Е К Т Ы Н Е З В Е З Д Н О Й П Р И Р О Д Ы 1Гл. 8

сильные эмиссионные линии, интенсивность которых со­ здает большой разброс и вместе с тем систематические из­ менения показателей цвета (Комберг, 1967, Штриттматтер и Бербидж, 1967).

Сходство радиоизлучения галактик и квазаров вели­ ко (рис. 106): степенной закон радиоспектра, поляризо­ ванное радиоизлучение. Но если у радиогалактик распре­ деление интенсивности по спектру сохраняет степен­ ной закон во всем радио­ диапазоне, у квазаров в дециметровых волнах наб­ людается повышение ин­ тенсивности, достигающее максимума в миллиметро­ вом и инфракрасном диа­ пазонах. В низкочастот­ ных участках радиоспект­ ра у квазаров наблюдают­ ся искривления спектра и максимумы, объясняемые синхротронным самопоглощением(Леру, 1961; Слыш,

1963).

По структуре протяжен­ ных радиоизлучающих об­ ластей квазары и радиогалактики бывают и одиночные,

и двойные с различными расстояниями между компонента­ ми, порядка галактических диаметров (рис. 107). Но кро­ ме этих компонент в центральных частях квазаров теперь обнаружены компактные радиоисточники, ответственные за искривление спектра на коротких волнах (Коэн, 1969). Наиболее детально изучена сложная структура ЗС 273.

Механизм непрерывного излучения протяженных ра­ диокомпонент и оптического объекта в квазаре — синхротронный; об этом свидетельствуют характер спектрального распределения радоизлучения и поляризация излучения оптически переменных квазаров, но большая плотность фотонов в квазарах благоприятна и для другого нетепло­ вого механизма излучения — обратного комптон-эффек- та, перерабатывающего радиокванты в оптические. Су­ щественна ли в действительности его роль в протяженных

346 Н Е С Т А Ц И О Н А РН Ы Е О Б Ъ Е К Т Ы Н Е З В Е З Д Н О Й П Р И Р О Д Ы [Г л. 8

(±0^3). Заметное изменение блеска было найдено у ЗС 273 (рис. 108,а) одновременно Смитом и Хоффлейт (1963) и Шаровым и Ефремовым (1963) по случайным коллекциям снимков его области за 80 лет.

Большинство исследователей полагает, что перемен­

Оишшюкие дни

трд

is fo

/7 ? 0

7SfO

Рис. 108. а) Кривая блеска ЗС 273 (по Смиту, 1968); б) кривая блеска ЗС 446 (Курочкин, 1972).

обнаружение вариаций блеска у большинства квазаров, подвергнутых обследованию на переменность, и факты прекращений заметных вариаций некоторыми изучен­ ными на переменность квазарами (рис. 108, б). Наряду с колебаниями блеска выявляются и другие вариации оптического непрерывного излучения: распределения ин­ тенсивности в спектре, показателей цвета, степени поля­ ризации излучения. Найдено также несколько случаев вариаций, возникающих вне области основного оптическо­ го излучения квазаров: колебания яркости резонансного

ния—«тренд» (ЗС 273), I —«малошумящие» квазары (ЗС 48), II — заметно «шумящие» (ЗС 334), а классы А и В переиме­ нованы в III и IV. Кроме деления на классы по длитель­ ности вспышек, квазары разделяют еще на оптически сильно переменные (optically violently variable = = OVV) и слабо переменные (V), а не показавшие замет­ ных вариаций за короткий период их контрольных на­ блюдений формально относят к непеременным (NV) на на­

точными между классами А и В.

Особый интерес представляют самые кратковременные вариации блеска, наблюдавшиеся кроме упомянутого квазара ЗС 48 еще у ЗС 273 и ЗС 454.3. Последние два были еще раз исследованы фотоэлектрически (Энджион,

а у ЗС'454.3 были найдены вариации порядка 0™3 за час. Согласно Террелу (1964, 1967), по этой оценке получается верхний предел радиуса сферы непрерывного оптического излучения квазара:

также вариации годичного порядка. Особенно интересна такая вариация у ЗС 245 (Кинман и др., 1968). Примерно 320 суток блеск держится около 17™25 и на этот уровень налагаются 80-суточные вариации и кратковременные вспышки, затем уровень поднимается на 1 т и опускается снова через 320 суток. С 1965 по 1967 гг. прослежено 11 циклов. Смит и Волстенкрофт (1971) провели гармони­ ческий анализ кривой блеска этого квазара и нашли наибольший период 1025 суток и два слабых компо­ нента с периодами 556 и 165 суток. Последний период

лейт, 1963) оказались важны для выяснения типа струк­ турной модели ядра квазара. Подтверждение их перио­ дичности свидетельствовало бы в пользу одного тела, а их случайность — в пользу совокупности случайных неза­ висимых вспышек типа сверхновых. Проверка велась несколькими статистическими методами.

Частота, О/Нгод"

Рис. 109. Периодограмма блеска квазара ЗС 273 по гарвардским фо­ тографическим и по фотоэлектрическим оценкам (Энджион, 1970).

Озерной и Чертопруд (1967) изучали сглаживание на двухлетних интервалах и освобожденные от векового хо­ да (тренда) вариации блеска с помощью уравнения коле­ баний с одной степенью свободы и внутренними флукту­ ациями в системе и выявили период 9 ± 1,2 лет с высокой степенью достоверности. Гармонический анализ же этой кривой блеска показал нечувствительность к выбору между гипотезами случайности и периодичности. Вместе с тем периодограммы (рис. 109), построенные по такому анализу, показывают синусоидальные 13-летние вариа­ ции (Манвелл, Симон, 1966; 1968, Кинкель, 1967; Террел, Ольсен, 1970). Гудзенко и др. (1968; 1971) показали, од­