Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Явления нестационарности и звездная эволюция

..pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
13.75 Mб
Скачать

352 Н Е С Т А Ц И О Н А РН Ы Е О Б Ъ Е К Т Ы Н Е ЗВ Е ЗД Н О Й П Р И Р О Д Ы [Рл. 8

нако, некорректность применения гармонического анализа для вариаций с длительностью того же порядка, что и ин­ тервал, охваченный наблюдениями. Они разработали тест для исключения гипотезы о суперпозиции независимых импульсов. И все же, по мнению Уилера (1972), вопрос о точной периодичности остается открытым.

Энджион и Смит (1972) отметили долголетние вариации

(11—13 лет) также у PKS 2135-14 и PKS 0405-12 по перио­ дограммам — наглядным, но грубым методом. Они также установили систематическое падение блеска двух и воз­ растание блеска трех квазаров на более чем полувековом интервале. Разные знаки этого векового хода указывают, что это скорее фрагменты вековых вариаций, а не измене­ ния светимости эволюционного характера. Все исследован­ ные ими квазары имеют еще прирост на 0™12 за столетие, но он отягчен возможными систематическими ошибками, связанными с плохим качеством снимков в начале нашего века.

К сожалению, пока не изучены вариации показателей цвета и непрерывного спектра квазаров, хотя сильных изменений здесь, по-видимому, нет (Пенстон, Кэннон, 1970). Три оптически сильно переменных квазара показа­ ли значительную степень поляризации (10—20%), изме­ няющуюся соответственно блеску, а два исследовавшихся слабо переменных квазара — незначительную (Кинман, 1967; Кинман и др., 1966; 1968).

Важным обстоятельством является тесная корреля­ ция между оптической активностью квазара и характе­ ром его радиоспектра. Оптически сильно переменные ква­ зары оказались имеющими пологие радиоспектры (Келлерманн, 1966; Басу, 1973) и образуют в статистике квазаров

обособленную

группу (Уильямс, Брайдл, 1967). Наряду

с этим только

оптически сильно переменные квазары ока­

зываются переменными и в радиодиапазоне.

Пенстон и

Кэннон (1970) на основании исследования

оптической переменности 14 квазаров ярче 17™ (из них OVV — всего три) и по радиоспектрам (15 пологих спект­ ров на 80 QSO) оценили, что доля оптически сильно пере­ менных квазаров составляет 20% из числа входящих в каталоги ЗС, 4С и PKS. По оценке Пича (1969) по 70 бегло просмотренным на фотографиях квазарам сильно оптически переменных квазаров даже меньше 10%.

§ 3]

О П ТИ ЧЕС КА Я П ЕРЕМ ЕН Н О С ТЬ КВАЗАРОВ

353

Существование двух типов оптической переменности кваза­ ров (сильного и слабого) исключает также гипотезы о пере­ менности блеска квазаров вследствие независимых вспы­ шек звезд в них или затмений протозвездами, потому что по отдельным участкам кривых блеска квазаров получа­ ются противоречивые оценки числа объектов, вызываю­ щих вариации. Поэтому Кэннон и Пенстон отказались от этой выдвигавшейся ими в 1967 г. гипотезы. Но, по их мнению, с имеющимися пока данными нельзя выбрать между следующими возможностями: 1) OVV — после­ довательность квазаров с общими свойствами, различаю­ щихся массами, 2) OVV — эволюционная фаза каждого квазара, 3) OVV — перемежающееся состояние всех ква­ заров, 4) подразделение по силе переменности обуслов­ лено различием наклона к лучу зрения магнитной оси или оси симметрии дискообразного квазара.

В рамках гипотезы сверхмассивного тела, гравитацион­ ный коллапс которого стабилизован в течение ограничен­ ного времени (порядка миллиона лет) вращением (Фау­ лер, 1966), магнитным полем (Гинзбург, Озерной, 1964; Озерной, 1966) или магнитотурбулентным полем (Лейзер, 1965), вариации оптического потока могут объясняться релаксационными колебаниями звезды (Фаулер, 1964; 1965).

Известны два случая колебания яркости линий излуче­ ния квазаров. В случае ЗС 446 в максимумах блеска сла­ беет яркость всех линий. Сендидж и др. (1966) объяснили это колебаниями непрерывного излучения при сохранении постоянного потока в линиях. В случае же ЗС 345 обна­ ружились реальные изменения структуры и интенсивно­ сти только резонансного дублета Mg II 2798 А длитель­ ностью порядка суток (М. Бербидж, Дж. Бербидж, 1966; Дибай, Есипов, 1967; Уомплер, 1967). Объяснение вариа­ ций этого дублета предложено Шкловским (1966): в ква­ заре имеются компактные области Mg II, непрозрачные для излучения в его резонансных линиях; поток реля­ тивистских частиц в этих конденсациях оказывается на сутки запертым магнитным полем и разогревает их, ионизуя еще раз магний, вследствие чего области становятся прозрачными для излучения в дублете и в спектре наблю­ дается всцлеск излучения с характерным временем около суток.

354 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 [Гл 8

§ 4. Оптическая переменность ядер галактик

Аналогия радиоизлучения, спектров и показателей цвета квазаров и галактик Сейферта и типа N наталки­ вала на поиски оптической переменности галактик этих типов. Такая переменность была обнаружена у N-галакти- ки ЗС 371 (Оук, 1967) и у ядра сейфертовской галактики NGC 4151 (Фитчи др., 1967). Пока исследовано немного пе­ ременных по блеску ядер галактик. Лишь для пяти найдены многолетние коллекции снимков. Изучение перемен­ ности ядер галактик включено в некоторые программы исследования переменности квазаров. Существуют также самостоятельные программы исследования блеска ядер сейфертовских галактик (Зайцева, Лютый, 1968; 1969; Лютый, 1969; 1970; 1971; Бабаджанянц, 1971; Бабаджа-

нянц и др., 1970).

Фотографические измерения блеска N-галактик ана­ логичны по методике измерений блеска квазаров и звезд, так как окружающее гало неярко и вносит незначитель­ ный вклад в блеск объекта. Зато типичные сейфертовские галактики имеют яркие периферийные части, сравнимые с ядром, и переменность потока их ядер выявляется лишь фотоэлектрическими наблюдениями с соответствующими диафрагмами, вырезающими центральную область галак­ тик.

Характер изменений блеска ядер галактик (табл. 51) изучен более фрагментарно, чем у квазаров. Кривые блес­ ка сходны с получаемыми для квазаров, но из-за редкости наблюдений блеска, очевидно, не наблюдалось кратко­ временных вспышек и антивспышек. Так же, как у ква­ заров, обнаружены периоды прекращения больших ва­ риаций блеска, квазипериодичность на интервалах поряд­ ка года (рис. 110) и нескольких лет СУшер и др., 1970). Для ЗС 120 Юркевич и др. (1971) подбором периода с на­ именьшими отклонениями нашли 350-суточный и призна­ ки 22,5-летнего цикла.

Оптически переменные галактики по амплитудам ва­ риаций блеска также можно подразделить на сильно и сла­ бо оптически переменные. В случайной выборке 23 иссле­ дованных Кэнноном и др. (1971) объектов оказалось 7 — OVV, 4 — OV и 8 не классифицировано из-за малости материала. Сильно оптически переменные галактики, за

Характеристики оптической переменности некоторых ядер галактик

Наименования но каталогам

Юлианская дата

Интегральная

Амплитуда

 

 

 

 

первой эпохи

величина

.изменений

 

 

наблюдений

галактики

блеска

галактик

радиоисточников

2400000 +

 

ядра

 

 

 

lVZw_29

радиоизлуче-

28 000

17т 1р

2т 2р

 

ни я нет

 

 

 

NGC 1275

ЗС 84

38650

13,0В

1,2В

BW Таи

ЗС120 -

14980

14,8В

1,5В

 

= PKS0430 + 05

16 134

15,4В

1,5В5

NGC 4151

PKS 0521 — 36

 

26 707

11,2р

з , з Р

 

ЗС 371

 

13 762

14,8В

1,8В

П р и м е ч а я

и я: С — компактная галактика по Цвикки;

 

 

§ — галактика с сейфертовскими характеристиками спектра.

Таблица 51

Длина цикла

Тип

в годах

галактики

хаотич.

N, С

?

Sb, §

0,96

N, §

?

N

5,1

Sa,§

ЦИКЛИч.

N, С

ten

£-

ГАЛАКТИК ЯДЕР ПЕРЕМЕННОСТЬ ОПТИЧЕСКАЯ

со

сл

сл

356 н е с т а ц и о н а р н 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 [ р л . 8

исключением 3G 390.3, пекулярной во многих отношениях, имеют как и аналогичный класс квазаров пологие радио­ спектры.

Наряду с колебаниями блеска и непрерывного спектра ядер сейфертовских галактик в ряде случаев найдено также изменение интенсивностей и профилей эмиссионных

линий (Дибай,

 

Есипов,

 

1965; Пасториза, Джерола,

1934

1

Ш6

1

1933

1337 1933

Г --------------------

1----------------------

1-----------------------

1

irja

©

® 6

 

 

 

 

tt

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

%

Vfc

 

 

%

"

о

о

 

 

 

 

 

в

\

 

 

 

 

 

 

9

;

 

 

 

 

9

if,5

i - 1- i ■ ■ ■

1 ■ ■ . .

1 .

■ ■ — -L . . . . . Г

" i l l *

-

*

-

28000 29000 39500 WOW

Юлианские Очи

Рис. 110. Кривая блеска сейфертовской галактики ЗС 120 (Ушер, 1972).

1970; Лютый, Черепащук, 1971). Механизм переменности, возможно, аналогичен существующему в квазаре ЗС 345, где переменны резонансные линии Mg II.

Детальный обзор структур, движений, процессов и фи­ зических условий в ядрах галактик сделан недавно Бербиджем (1970). Поэтому здесь мы ограничиваемся крат­ ким описанием свойств ядер сейфертовских галактик. Эмиссионные линии их спектров в основном сходны со спектрами планетарных туманностей (линии Бальмера,

Не I, Не II [О II], [О III], [N II], [S II],

[А IV]), но отли­

чаются

еще наличием

корональных

линий ([Fe VII],

[Fe X],

[Fe XIV]) и [Fe III]. По

запрещенным линиям

найдены

электронные

температуры

межзвездного газа

в ядре (9—18 тыс. градусов) и электронные концентрации (5—200 тыс. см~ъ). Суффрин (1969) подразделяет область образования линий излучения на три зоны: 1 ) очень плот-

§ 41

О П ТИ Ч ЕС К А Я П Е РЕ М Е Н Н О С Т Ь Я Д Е Р ГА Л А К ТИ К

357

ную (—1 0 7 см~3) и небольшую (—1 0 16 см), в которой газ имеет высокую скорость расширения; здесь возникают широкие разрешенные линии, соответствующие доплеров* ским движениям 3—8 тыс км/сек, но, вероятно, расши­ ренные рассеянием на свободных электронах; 2 ) зона

Д лины доли, микроны

Ю6 Ю* Юг 100 Ш'г

Рис. 111. Схемы спектров сейфертовских галактик (§), квазара (Q), планетарной туманности (R) и нормальной галактики (G) от опти­ ческих до радиочастот. В субмиллиметровом диапазоне проведена интерполяция спектров по наблюдениям в микронном и миллимет­ ровом диапазонах (по Хишену).

(— 106 см~3), где образуется линия [О III] 4363 А; 3) зона (— Ю4 слГ3), где возникают остальные запрещенные ли­ нии. Расширяющийся газ проходит первую зону за не­

358 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

сколько лет, и она пополняется «рекуррентными взрыва­ ми», а третью зону — за 1 0 тыс. лет; масса последней в тысячу раз больше масс двух первых зон.

Сейфертовские галактики, как и квазары, характерны избыточным излучением в миллиметровой и инфракрас­ ной областях спектра (рис. 111). Механизм, поддержи­ вающий непрерывное излучение их ядер, аналогичен пред­ полагаемому в квазарах, а условия для синхротронного излучения в ядрах галактик даже более благоприятны. N-галактики по многим свойствам занимают промежуточ­ ное положение между квазарами и сейфертовскими галак­ тиками.

§ 5. Оптическая переменность компактных объектов типа BL Lac

Штриттматтер и др. (1972) указывают следующие че­ тыре признака компактных нетепловых объектов: 1 ) бы­

стрые вариации интенсивности

в

радио-, инфракрасном

и оптическом диапазонах, 2 )

максимальное излучение

в инфракрасной области спектра,

3) оптический спектр не

имеет сильных спектральных линий, 4) быстрые вариации

подяризации в оптическом и радиодиапазонах.

по­

Прототип объектов этого класса — BL Lac — по

ведению радиоизлучения, колебаниям блеска (рис.

1 1 2 )

и эллиптическому изображению

со слабым гало сходен

с близкими к нам по расстоянию

квазарами и N-галак-

тиками, но, в отличие от тех и

других, в его спектре

нет сильных спектральных линий. Их отсутствие долго не позволяло найти красное смещение объекта и устано­ вить таким образом его внутригалактическое или внега­ лактическое положение и, соответственно, внутреннее или внешнее их сходство с квазарами. Лишь недавно Оук (1974) измерил красное смещение этого объекта и полу­ чил z = 0,06.

Фотометрические исследования (Оук и др., 1969) об­ наружили инфракрасный избыток у объекта. Цвет U В объекта искажен галактическим поглощением, исправле­ ние которого дает ультрафиолетовый избыток, промежу­ точный между избытками у N-галактик и квазаров (Берто и др., 1969; Дю Пюи и др., 1969; Домбровский, 1970). Влияние межзвездной среды Галактики сказалось и на

§ 5]

П Е РЕ М Е Н Н О С Т Ь О Б Ъ Е К Т О В ТИ П А BL Lac

3 5 9

вращении плоскости поляризации радиоизлучения (Мак­ Леод, Эндрю, 1968) и на значительной оптической поля­ ризации (Виснаватан, 1969), но ориентация плоскости

АВг.

Сен.

1971

Ноя.

Окт.

-

BL Lac

I

 

о

в,8см

О СГд

 

ООО

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°9Р°

 

 

 

3,3мм

х

v

 

 

 

-

« х

хх ,

W * X х

 

 

 

 

*

 

1972

Дек. Янд. <Рев.

I

о) "15йен

0

о<<Ь0©о» 10

/5

6 )' и "

X Xх* х -

-

1

1

1 -

 

_____ I_____ J_____

Июнь Июль АВг. Сен. Окт. Нояб. Дек.

. 197.Г

Рис. 112. Кривая блеска BL Lac за 7 месяцев 1971 г. (в) и измене­ ние ее радиоизлучения на сантиметровых (о) и миллиметровых (6) волнах в августе 1971 — феврале 1972 г. Между всплесками опти­ ческого излучения и радиоизлучений обнаруживается соответствие, если учесть, что радиовсплески запаздывают после оптических на 8 недель. Соответствующее совмещение графиков представлено на

нижнем рисунке (г). (Хакней и др., 1972).

поляризации оказалась переменной и коррелирующей с изменениями блеска (Домбровский, 1971). Это уже ука­ зывало на внутреннее, а не межзвездное происхождение поляризации.

360 Н ЕСТА Ц И О Н А РН Ы Е О Б Ъ Е К Т Ы Н Е ЗВ Е ЗД Н О Й П РИ РО Д Ы [Гл. 8

------1------,------,------ f----- |-----

1---- 1------Г----- г~

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

*

0

 

 

 

О

 

 

~

о

 

 

 

О

 

 

 

о

 

.

о

 

 

 

о

 

 

°

 

 

 

Ч? .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°о

 

 

 

 

-

 

 

*

 

8 °

 

 

 

 

 

 

 

___ 1

1—

1

1

1

,

; \

:

 

 

 

&

'

к ' з

 

ф ' - ф

 

- о Ь х ~~ о '-,,п

 

 

В-У

 

 

 

и з

 

Рис. 113. Корреляция между цветом и колебанием блеска BL Lac (Расин, 1970).

Рис. 114. Спектральные распределения энергии компактных нетеп­ ловых источников и квазара ЗС 273 (Штриттматтер и др., 1972).

ип

Т а б л и ц а 52

Х арактери сти ки оптической переменности лацерти ^

Наименование по каталогам

Юлианская

• Интервал

 

 

дата первой

Длина цикла

Тип объекта

эпохи наблюде­

изменения

ния 2400000 +

блеска

в сутки

 

ОКПЗ

радиоисточников

 

VRO 20.08.01 =

OJ 287

13626

12т 15т

26

?

 

B2 1215 + 30=ON 325

14043

1 4

,4 -1 5 ,2

 

?

WCom

VR 028.12.02 =

ON 231

37693

11,5—16,5

 

?

АР Lib

PKS1514 — 24 =

OR 225

 

1 4

,5 -1 6

 

N

BLLac

042.22.01 = OV 401

25430

1 3

,0 -1 6 ,6

370

N?

V 395 Her

Радиоисточииком не является

 

16,1—17,7

 

N

 

Z 1727 + 50 = ОТ 546

39331

16,4—16,9

 

С

Lac BL ТИПА ОБЪЕКТОВ ПЕРЕМЕННОСТЬ

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ