книги из ГПНТБ / Явления нестационарности и звездная эволюция
..pdf352 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 |
|
|
|
|
|
* |
• |
|
|
<э |
|
|
|
|
% |
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 |
|
||
<ъ |
|||||
о |
в,8см |
||||
О СГд |
|||||
|
ООО |
о |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
°9Р° |
|
|
|
|
3,3мм |
х |
v |
||
|
|
|
|||
- |
« х |
хх , |
W * X х |
||
Xх |
|
||||
|
|
|
* |
|
|
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
