книги из ГПНТБ / Воронцов-Вельяминов Б.А. Галактики, туманности и взрывы во Вселенной

Рис. 10а). Двойные радиогалактики — радиоизофоты и в левом углу в другом масштабе фотография самого источника.

два максимума радиоизлучения. Эти области имеют протяжение в несколько сот тысяч световых лет!

Вид радиогалактик не дает никаких оснований счи­ тать, что это две столкнувшиеся сиетемы. Поэтому при­ шлось отбросить гипотезу о том, что радиогалактики возникают в результате столкновения газовых состав­

меньше миллиона лет назад, тогда как возраст галак­ тик исчисляли до сих пор в миллиарды лет. Поэтому

160

Рис. 106). Двойные радиогалактики — галактика NGC 4261'. и в кругах ее радиоизлучающие области.

многие полагают, что радиогалактики вообще являются ранними стадиями развития галактик. Это относительно молодые системы, возникшие позднее остальных.

Одним из главных затруднений для выяснения про­ исхождения радиогалактик является чудовищное коли­ чество излучаемой ими энергии в радиодиапазоне, их. мощность. Она составляет в разных радиогалактиках от 1040 до 104° эрг/сек\ Мощность оптически видимого синхротронного радиоизлучения в эллиптической радисжалактике Дева-А (NGC 4686) составляет около Ю42 эрг!сек. Полная энергия выброса, заключенная в движении релятивистских электронов в магнитном поле с индукцией 10-4 гс, составляет около 1054 эрг. Откуда такая энергия берется?

Квазары и квазизвездные галактики

Наиболее поразительно, пожалуй, открытие кваза­ ров (квазизвездных радиоисточников), сделанное за по­ следние годы. К настоящему времени известно уже бо­ лее десятка таких загадочных объектов. Загадочны они потому, что эти крайне мощные радиоисточники ото­ ждествлены с объектами совершенно звездообразного вида, но не являющимися звездами нашей Галактики. Их назвали сокращенно квазарами. Почти все они очень слабы — 16—18-й звездной величины и обозначаются но­ мерами по третьему Кэмбриджскому каталогу радио­ источников. Самый яркий квазар 3C-273 имеет 12,5-й звездную величину. В его спектре обнаружены яркие по­ лосы водорода и дважды ионизированного кислорода, смещенные на величину, соответствующую скорости уда­ ления от нас в 47 000 км/сек. Такие «красные смещения» линий в спектре известны только у галактик, и этот сдвиг соответствует расстоянию в 500 миллионов пар­ секов, а это приводит к абсолютной величине объекта — 26,5, т. е. к светимости, в 100 раз превышающей свети­ мость самых ярких галактик-сверхгигантов.

Вблизи двух из этих совершенно звездообразных объектов с трудом были обнаружены слабые туманные полоски, что позволяет считать эти объекты ядрами да­ леких галактик крайне малой поверхностной яркости. Расшифровка спектра 3C-273 помогла расшифровать спектры и других звездообразных радиоисточников, но не совсем уверенно, так как в некоторых из них наблю­ далось лишь по одной яркой линии. По скорости удале­ ния от нас наиболее «рекорден», по-видимому, квазар

162

ЗС-9. Его скорость составляет 240 000 км/сек, т. е. 0,8 от скорости света! Абсолютная величина ЗС-9 составляет —25,8, а его расстояние от нас более 10 миллиардов све­ товых лет! Приходящий сейчас к нам свет этого квазара покинул его тогда, когда еще ни Земли, ни солнечной си­ стемы не существовало! Эти объекты считаются моло­ дыми галактиками, находящимися в процессе формиро­ вания. Вернее, ядро этой галактики, которая, может быть, так же стара, как наша Галактика, мы видим еще молодым, таким, каким оно было миллиарды лет назад.

Потрясающе большая светимость этих ядер кажется еще удивительнее, если учесть, что из их видимоД звездо­ образное™ следует линейный размер, не превышающий 1000 парсеков. Можно было бы предполагать, что в этом объеме звезды «набиты» необычайно тесно, если их со­ вокупность дает светимость, в 100 раз большую, чем

светимость нормальной сверхгигантской галактики с ди­ аметром, в 30 раз большим.

Но вот новое удивительное открытие заставляет от­ вергнуть такую картину. Дело в том, что астрономы в Москве и в других местах обнаружили у некоторых из *. этих ядер заметные, неправильные колебания блеска и

ядро, не могут все сразу менять свой блеск так, чтобы заметно менялся суммарный блеск всей системы.

Поэтому было высказано предположение, еще нуж­ дающееся в длительной проверке, что мы имеем дело с чудовищно гигантской сверхзвездой в качестве ядра воз­ никающей галактики. Ее размер должен в несколько раз превосходить по диаметру орбиту Земли, и ее масса, как предполагается, составляет миллионы масс Солнца. Между тем диаметры известных нам до! этого звезд не

11*

163

превосходят нескольких сот диаметров Солнца, а массы six превышают массу Солнца не более чем в 100 раз. Надо еще предположить, что по какой-то причине в атмосфере этой чудовищной звезды происходят процес­ сы, рождающие космические лучи. Интенсивность этих процессов быстро меняется, и меняется число релятиви­ стских электронов, движение которых в магнитных полях этой «сверхзвезды» вызывает колебание наблюдаемого нами ее оптического излучения.

Унекоторых квазаров обнаружены также колебания

винтенсивности радиоизлучения, представляющие такую же трудность для объяснения, как и колебания блеска. Некоторые радиоастрономы, полагавшие, что они обна­ ружили периодическое колебание блеска радиоисточника СТА-102, поспешили заявить, что это жители какой-то планеты, обращающейся около этого радио­ источника, подают по какому-то коду сигналы другим ци­

вилизациям. Вскоре, однако, обнаружилось из красного

•смещения в спектре, что радиоисточник СТА-102 находит­ ся от нас на расстоянии более 6 миллиардов световых лет

иявляется не звездой, вокруг которой могла бы обра­ щаться воображаемая планета со сверхцивилизацней, а квазаром. Ее трудно вообразимая энергия излучения и света, и радиоволн далеко превосходит энергию всей на­ шей Галактики. Поэтому ни об искусственном происхож­ дении ее радиоизлучения, ни тем более о затрате такой энергия на посылку кому-то сигналов, на которые заве­ домо никогда не будет получено ответа, не может быть

иречи.

Сейчас известно уже десятка два квазаров, но спект­ ры удалось получить или расшифровать еще не у всех. Энергия, освобождаемая в процессах, сопровождающих

•свечение квазаров, еще выше, чем энергия в «обычных»

164

радиогалактиках, и доходит до 106S или Даже 10ео эрг. Летом 1965 г. Сэндидж сообщил о поразительном от­ крытии, которое, как и многие другие, сделанные в США, обусловлено наличием гигантских телескопов, которых

вЕвропе еще нет.

Врайоне полюса нашей Галактики в направлении,

где покраснение светил, вызванное космической пылью, наименьшее, Аро открыл множество очень слабых голу­ бых звезд. Предполагалось, что это члены той сфериче­ ской короны, которая состоит из субкарликов и в кото­ рую погружены ядро и спиральные ветви Галактики. Сэндидж стал изучать фотоэлектрическим методом цвета этих звезд и обнаружил, что те из них, которые слабее 16-й звездной величины, имеют такое же распределение энергии в спектре, какое по его наблюдениям отличает квазары от звезд. (Более яркие из этих объектов и часть более слабых, по-видимому, действительно являются

звездами нашей Галактики).

Предположение Сэндиджа подтвердилось: в спектрах этих объектов он нашел яркие линии с огромными крас­ ными смещениями, как у квазаров. Оказалось, таким образом, что существует множество объектов такого же звездообразного вида, как квазары, но не имеющих за­ метного радиоизлучения. Он назвал их квазизвездными

галактиками.

Сэндидж сделал вывод, что в единице объема квазизвездных галактик в 500 раз больше, чем квазаров, и что квазары являются сравнительно кратковременной фазой в их эволюции. Однако измерения спектров ряда объектов, считавшихся Сэндиджем квазизвездными га­ лактиками, приводят к заключению, что в действительно­

сти их не так уж много.

Во всяком случае, как мы видим, последние годы

165

обогатили нас открытием существования в Метагалакти­ ке множества самых разнообразных систем, о которых раньше и не подозревали.

Активность ядер и взрывы в галактиках

С давних пор среди астрономов существовало все­ общее убеждение, что звезды возникают путем гравита­ ционного! сжатия холодной газовой среды. За последние два десятилетия выдвигались гипотезы о возникновении звезд путем сжатия так называемых глобул. Глобулами назвали очень малые, но крайне плотные пылевые ту­ манности, видимые как мелкие черные пятнышки на фоне некоторых светлых диффузных туманностей. Идеи о рождении звезд из сжимающейся газовой среды под­ держиваются частым ассоциированием газовых туман­ ностей со звездами некоторых типов, в частности тех, которые предполагаются молодыми.

Академик В. А. Амбарцумян в 1947 г. выдвинул ги­ потезу о том, что звезды возникают путем дробления ка­ ких-то сверхплотных дозвездных тел. Таких тел мы в природе не знаем, но теоретически, по-видимому, можно представить себе большие тела с плотностью, близкой к плотности атомных ядер. Существуют теоретические работы о возможности существования тел, состоящих из нейтронов или гиперонов (частиц с массой большей, чем масса нейтрона, но меньшей, чем масса дейтрона).

При отсутствии электрического заряда такие элемен­ тарные частицы могут сильнее сближаться друг с дру­ гом, чем обычные атомы, содержащие электронные обо­ лочки, которые препятствуют их сближению.

166

Позднее В. А. Амбарцумян развил гипотезу, что сами галактики возникают путем дробления своих сверхплот­ ных ядер и превращения осколков в обычное вещество нормальной плотности — в звезды и газовые туманно­ сти. По этой идее и звезды, и газовые туманности возни­ кают независимо друг от друга. К таким представлениям В. А. Амбарцумян пришел, отчасти развивая логически свою гипотезу об образовании звезд нашей Галактики из сверхплотного вещества. Важнейшим доводом явля­ ется его заключение о неустойчивости трапециевидных кратных галактик и некоторых рассеянных скоплении

галактик.

Выше мы уже говорили о системах тел типа трапе­ ции и о неустойчивости их движения. В. А. Амбарцумян заключил, что такие группы галактик должны распа­ даться за срок более короткий, чем тот, каким оцени­ вается обычно возраст галактик. Поскольку системы га­ лактик типа трапеции мы застаем еще не распавши­ мися, они должны быть моложе остальных. Этот вывод о различии возрастов разных звезд и галактик был весь­ ма прогрессивным, так как в то время в капиталисти­ ческих странах преобладали гипотезы о сотворении все­ го мира в некоторый момент.

В. А. Амбарцумян и другие ученые в СССР и за ру­ бежом стали проверять вывод о неустойчивости трапе­ циевидных групп галактик и некоторых скоплений. Ма­ териалом для этого служат видимые расстояния между членами этих групп в проекции на небесную сферу и ра­ диальные компоненты их пространственной скорости.

В 1961 г. в Калифорнии состоялась Международная конференция, посвященная обсуждению вопроса о не­ устойчивости групп галактик и гипотезы В. А. Амбар­ цумяна.

167

В результате всех дискуссий оказалось очень трудно поколебать вывод В. А. Амбарцумяна о неустойчивости многих групп галактик. Невероятны те массы, которые им надо приписать, чтобы системы были устойчивы. Ученые вновь и вновь находят такие группы, и большин­ ство данных на чаше весов перевешивает в пользу взглядов В. А. Амбарцумяна, как ни непонятен меха­ низм, приводящий к распаду систем галактик.

Второе важнейшее заключение В. А. Амбарцумяна состоит в том, что ядра галактик способны к большой активности, что они сверхплотны и выбросы из них по­ рождают спиральные ветви, шаровые звездные скопле­ ния, даже карликовые галактики-спутники. Среди по­ следних он обращает особое внимание на те, которые голубоваты. Это он, по-видимому, считает признаком их молодости, признаком их недавнего образования путем выброса, так как молодые звезды голубоваты. Радиога­ лактики, которые сначала считались столкнувшимися га­ лактиками, В. А. Амбарцумян рассматривает, наоборот, как разделение ядра одной галактики на две молодые системы. Эти системы удаляются друг от друга, а синхротронные излучения в них — процесс, сопровождающий деление сверхплотных ядер с образованием потоков ко­ смических лучей, состоящих из частиц с высокой энер­ гией движения.

в М31 крохотного, но очень яркого ядра. Светлые пере­ мычки, соединяющие иногда пару галактик, и спираль­ ные ветви, соединяющие одну галактику с другой (мень­ шей), он рассматривает как последствие разделения

168

галактик, как «пуповину», образование которой сопро­

вождало их взаимное удаление.

Некоторые из этих доводов можно оспаривать. На­ пример, голубой цвет некоторых сгустков в спиральных ветвях и голубой цвет спутников, может быть, происхо­

дит от излучения в них ультрафиолетовой линии 3727 А,

кислорода связано с присутствием горячих звезд. Но не обязательно последние должны быть молодыми и в боль­ шом количестве. Кислород, например, светится и в не­ которых эллиптических галактиках, в которых голубые звезды если и есть, то в малом числе и невысокой свети­ мости (сравнительно старые). Наличие горячих звезд надо ожидать и в тех галактиках, которые красноваты из-за излучения водорода в красной линии. Но такие галактики В. А. Амбарцумян, видимо, не считает столь же молодыми. Крайне сомнительна также возмож­ ность образования спиральных ветвей путем выброса

мой, а не по спирали. Многие спиральные ветви отходят не от ядра, а от кольца в пересеченных спиралях, от диска или даже начинаются далеко от внутренних частей

звезд, чем их средние части. Если они образованы пре­ вращением в звезды осколков сверхплотного тела вдоль его траектории, то это малопонятно.

Некоторые же новые открытия и соображения можно истолковать как подтверждение концепции В. А. Амбар^

169