Галактические сверхволны или взрывы в ядре нашей галактики. Взрывы в ядрах галактик Рождение и смерть

История этой неординарной галактики началась в 1774 г., когда немецкий астроном и математик Иоганн Элерт Воде сделал в своем дневнике первую дошедшую до нас запись о ней: "наблюдал пятно удлиненной формы и туманных очертаний". В августе 1779 г. галактику независимо обнаруживает француз Пьер Мешен и сообщает о ней Шарлю Мессье, который вскоре включает ее в свой знаменитый каталог под 82-м номером. Именно под этим номером она и известна сейчас всем астрономам.

М82 оставалась ничем не примечательным объектом вплоть до 1871 г., пока ирландский астроном Вильям Парсонс не взглянул на нее в свой 182-см рефлектор, в то время крупнейший в мире. Галактика сразу привлекла его внимание необычной структурой из темных пылевых полос и пятен, пересекающих ее удлиненное тело.

В 1963 г. американские астрономы Линде и Сендидж решили выяснить, почему оранжевокрасный цвет этой неправильной галактики совершенно не соответствует ее раннему спектру (А2). Обычно, когда цвет звезды или галактики краснее, чем должен быть, исходя из их спектра, подозрение сразу падает на присутствие диффузной материи. Оказалось, что в М82 ее предостаточно - на снимках в линии водорода (Н α) действительно проявились огромные газообразные волокна, простирающиеся с обеих сторон от лимба галактики на 10000 св. лет (еще лучше эти волокна видны на представленной здесь фотографии, которая была получена в феврале этого года с помощью 8.3-м телескопа "Субару"). Дополнительные измерения показали, что газ вылетает из галактики со скоростью около 1000 км/с (!), что заставило астрономов сделать поразительный вывод: М82 "взрывается"!

Что же явилось причиной взрыва? Сендидж выдвинул гипотезу, что активность М82 обязана неизвестным пока процессам, протекающим в ее ядре. Таким образом, от старой идеи Вальтера Бааде и Рудольфа Мин-ковского, предлагавших искать причину активности галактик в их взаимных столкновениях, был сделан шаг в совершенно ином направлении.

Дальнейшие исследования показали, что М82 является рекордсменом среди галактик в инфракрасном диапазоне - явный показатель процесса бурного звездообразования. Но откуда берется необходимая для этого материя? Вначале астрономы предположили, что М82 "вплыла" в гигантское пылевое облако, вещество которого, попадая в центральные области галактики, как раз и питает столь интенсивное рождение звезд. Однако сделанное в 1977 г. открытие заставило астрономов обернуть свои головы на галактику М81, расположенную всего в 37" от М82. Между этими системами был обнаружен настоящий мост, состоящий из нейтрального водорода, а значит, эти галактики были когда-то намного ближе друг к другу, чем сегодня. Выходит, снова назад, к столкновительной гипотезе Бааде и Минковского?

Крупной вехой в этой истории стал 1980 г., когда Джордж Райк показал, что наблюдаемую картину могут полностью объяснить "обычные" звездные процессы -рождение и смерть звезд. Тогда же был введен термин "взрывное звездообразование", описывающий тот уголок космоса, в котором чрезвычайно быстро и эффективно формируются новые звезды на протяжении короткого интервала времени в несколько десятков или сотен миллионов лет.

Следующим важным успехом было получение в 1985 г. подробного изображения галактики, позволившего разрешить ее ядро на крошечные точечные источники. Они, по-видимому, являлись останками сверхновых, которые должны быть естественными спутниками процесса взрывного звездообразования. Ведь в общей массе рождающихся звезд известная доля должна приходиться и на массивные светила, которые довольно быстро заканчивают свою жизнь колоссальным взрывом. Источник энергии был налицо!

С выходом на орбиту рентгеновского телескопа "Чандра" появилась возможность рассмотреть наиболее яркие останки сверхновых и двойных рентгеновских звезд. Некоторые из пятен, видимых на этом снимке, вероятно, являются самыми яркими из известных на сегодня рентгеновских двойных звезд, а диффузное свечение газа вызвано его разогревом до температуры в несколько миллионов градусов - для области столь интенсивного звездообразования это норма.

Итак, оказалось, что разлетающийся из галактики такими причудливыми нитями газ вполне может черпать энергию в процессе бурного звездообразования, сопровождающегося мощными вспышками сверхновых. И хотя сегодня почти все соглашаются, что именно эти вспышки подпитывают активность М82, думается, что в истории изучения этой галактики будет еще очень много неожиданных поворотов.

Еще в начале XX века астрономы считали, что космические объекты мало изменяются с течением времени. Казалось, что и звезды и галактики развиваются настолько медленно, что за обозримые промежутки времени в их физическом состоянии не происходит сколько-нибудь существенных изменений. Правда, были известны физические переменные звезды, отличающиеся, например, частыми изменениями блеска; звезды, бурно выбрасывающие вещество, а также вспышки новых и сверхновых звезд, сопровождающиеся освобождением огромных количеств энергии. Эти явления хотя и привлекали внимание исследователей, но все же представлялись эпизодическими, не имеющими принципиального значения.

Однако уже в 50-е годы XX века распространилось убеждение в том, что явления нестационарности — это закономерные этапы эволюции материи во Вселенной, играющие чрезвычайно важную роль в развитии космических объектов. И действительно, был обнаружен целый ряд явлений во Вселенной, связанных с выделением колоссальных количеств энергии и даже взрывными процессами.

В частности, оказалось, что некоторые галактики являются источниками мощного радиоизлучения.

Одна из таких радиогалактик — радиоисточник Лебедь-А — находится в районе созвездия Лебедя. Это необычайно мощная космическая радиостанция: ее радиоизлучение, принимаемое на Земле, имеет такую же мощность, как радиоизлучение спокойного Солнца, хотя до Солнца всего около 8 световых минут, а до галактики в Лебеде около 700 миллионов световых лет.

Как показывают расчеты, общая энергия релятивистских электронов, порождающих радиоизлучение радиогалактик, может достигать огромной величины. Так, для радиоисточника Лебедь-А эта энергия в десятки раз превооходит энергию притяжения всех звезд, которые входят в эту радиогалактику и в сотни раз больше, чем энергия ее вращения.

Возникает два вопроса: каков физический механизм радиоизлучения радиогалактик и откуда берется энергия, необходимая для поддержания этого радиоизлучения?

В Северном полушарии неба в созвездии Тельца есть небольшая газовая туманность. За свои причудливые очертания, чем-то напоминающие гигантского краба с многочисленными щупальцами, она получила название Крабовидной. Сопоставление фотографий этой туманности, сделанных в различные годы, показало, что газы, входящие в ее состав, разлетаются с колоссальной скоростью — около 1000 км/с. Видимо, это следствие взрыва огромной силы, который произошел примерно 900 лет назад, когда все вещество Крабовидной туманности было сконцентрировано в одном месте. Что же произошло в этом районе неба в начале второго тысячелетия нашей эры?

Ответ мы находим в летописях тех времен. В них рассказывается, что весной 1054 г. в созвездии Тельца вспыхнула звезда. На протяжении 23 суток она сияла так ярко, что была хорошо видна на дневном небе при свете Солнца. Сопоставление этих фактов привело ученых к выводу о том, что Крабовидная туманность представляет собой остаток вспышки сверхновой звезды.

Наблюдения показали, что Крабовидная туманность является чрезвычайно мощным источником радиоизлучения. Вообще любой космический объект, будь то галактика, звезда, планета или туманность, если только его температура выше абсолютного нуля, должен излучать электромагнитные волны в радиодиапазоне — так называемое тепловое радиоизлучение. Удивительное состояло в том, что радиоизлучение Крабовидной туманности было во много раз мощнее того теплового радиоизлучения, которым она должна была бы обладать в соответствии со своей температурой. Вот тогда-то и было сделано одно из самых выдающихся открытий в современной астрофизике, открытие, которое не только объяснило природу радиоизлучения Крабовидной туманности, но и дало ключ к пониманию физической природы очень многих явлений, происходящих во Вселенной. Впрочем, в этом нет ничего удивительного: ведь в каждом отдельном космическом объекте находят свое отражение самые общие закономерности природных процессов.

Усилиями главным образом советских ученых была разработана теория нетеплового электромагнитного излучения космических объектов, порождаемого движением очень быстрых электронов в магнитных полях. По аналогии с некоторыми процессами, происходящими в ускорителях заряженных частиц, такое излучение получило название синхротронного.

В дальнейшем выяснилось, что синхротронное радиоизлучение является характерной особенностью целого ряда космических явлений. В частности, именно такую природу имеет радиоизлучение радиогалактик.

Что же касается источника энергии, то в Крабовидной туманности таким источником была вспышка сверхновой звезды. А в радиогалактиках?

Очень многие факты говорят о том, что источником энергии их радиоизлучения, по-видимому, служат активные физические процессы, протекающие в ядрах этих звездных систем.

Как показывают астрономические наблюдения, в центральных частях большинства известных нам галактик имеются компактные образования, обладающие довольно сильным магнитным полем. Эти образования получили название ядер. Нередко в ядре сосредоточена значительная доля излучения всей галактики. Есть ядро и у нашей Галактики. Как показали радионаблюдения, из него происходит непрерывное истечение водорода. За год выбрасывается масса газа, равная полутора массам Солнца. Немного? Но если учесть, что наша звездная система существует больше 10 миллиардов лет, то нетрудно подсчитать, что за это время из ее ядра было выброшено колоссальное количество вещества. При этом есть веские основания предполагать, что явления, регистрируемые в настоящее время, представляют собой лишь слабые отголоски гораздо более бурных процессов, которые происходили в ядре нашей Галактики, когда она была моложе и богаче энергией. На эту мысль наводят весьма активные явления, которые мы наблюдаем в ядрах некоторых других галактик.

Так, например, в галактике М 82 наблюдается разлет газовых струй во все стороны от ядра со скоростями до 1500 км/с. Видимо, это явление связано со взрывом, который произошел несколько миллионов лет назад в ядре этой звездной системы. Согласно некоторым подсчетам, его энергия была поистине колоссальна — она соответствует энергии взрыва термоядерного заряда с массой, равной массе нескольких десятков тысяч солнц. Правда, в последнее время относительно взрыва в М 82 высказываются определенные сомнения. Однако известен еще целый ряд галактик, в ядрах которых происходят чрезвычайно мощные нестационарные явления.

В 1963 г. на очень больших расстояниях от нашей Галактики были обнаружены поразительные объекты, получившие название квазаров. В сравнении с громадными звездными островами-галактиками, квазары ничтожно малы. Но каждый квазар излучает в сотни раз больше энергии, чем самые гигантские известные нам галактики, состоящие из сотен миллиардов звезд.

Открытие квазаров, как и всякое подобное открытие, оказалось неожиданным — одним из тех удивительных сюрпризов, которые время от времени преподносит и будет нам преподносить бесконечно разнообразная Вселенная. О существовании подобных объектов физики и астрофизики не только не могли предполагать заранее, но если бы до открытия квазаров им описали их свойства, ученые, по мнению известного астрофизика И. Д. Новикова, наверняка заявили бы, что такие объекты в природе вообще не могут существовать.

Тем не менее квазары существуют и их физическая природа требует объяснения. Однако такого общепринятого объяснения пока еще нет. Высказывались различные предположения, часть из них впоследствии отпала, часть продолжает обсуждаться. Но. какие физические процессы могут приводить к выделению столь грандиозных количеств энергии, все еще остается неясно.

В то же время значительные успехи достигнуты в решении другого вопроса: какое место занимают квазары в ряду различных космических объектов? Являются ли они уникальными образованиями, своеобразным исключением из общего правила или закономерным этапом в развитии космических систем?

Подобная постановка вопроса характерна для всего духа современной астрофизики. Если еще сравнительно недавно исследователи Вселенной интересовались главным образом изучением физических свойств, характеризующих современное состояние того или иного космического объекта, то теперь на первый план выдвинулось исследование его истории, его предшествующих состояний, закономерностей его происхождения и развития. Подобный подход явился результатом осознания того факта, что мы живем в расширяющейся нестационарной Вселенной, прошлое которой отличается от ее современного состояния, а современное состояние — от будущего.

В свете этих идей особый интерес приобретает выяснение возможной родственной связи между различными нестационарными объектами. В частности, оказалось, что по своему строению и оптическим свойствам радиогалактики не представляют собой ничего исключительного. Оказывается, для любой„ радиогалактики можно найти похожую на нее «нормальную» галактику, которая отличается только отсутствием радиоизлучения. Это, видимо, и говорит о том, что способность излучения мощных потоков радиоволн возникает лишь на некоторой стадии эволюции галактик того или иного типа. Своеобразное «возрастное» явление, .которое наступает на определенном этапе жизни звездных систем, а затем исчезает...

Подобное предположение тем более правдоподобно, что радиогалактик значительно меньше, чем «нормальных».

Но не являются ли в таком случае квазары, эти сверхмощные «фабрики энергии», тоже некоторой стадией развития космических объектов, быть может, одной из самых ранних? Во всяком случае, анализ электромагнитного излучения квазаров обнаруживает явное сходство между ними и ядрами некоторых типов радиогалактик.

Известный московский астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов обратил внимание на одно весьма любопытное обстоятельство. Почти все известные нам квазары (а их зарегистрировано уже свыше полутора тысяч) — одинокие объекты. С другой стороны, близкие к ним по свойствам радиогалактики, как правило, входят в скопления галактик и являются их главными, центральными членами, наиболее яркими и активными.

В связи с этим Б. А. Воронцов-Вельяминов высказал предположение о том, что квазары — не что иное, как «протоскопления» галактик, т. е. объекты, в результате дальнейшей эволюции которых возникали в дальнейшем галактики и скопления галактик.

В пользу подобного предположения говорит, например, активность ядер галактик, весьма сходная с активностью квазаров, хотя и не такая бурная. Особенно бурные процессы протекают в ядрах так называемых сейфертовских галактик. Эти ядра имеют очень малые размеры, сравнимые с размерами квазаров и подобно им обладают чрезвычайно мощным электромагнитным излучением. В них происходят движения газа с огромными скоростями, достигающими нескольких тысяч километров в секунду. У многих сейфертовских галактик наблюдаются выбросы компактных газовых облаков с массами в десятки и сотни солнечных масс. При этом выделяется колоссальная энергия. Так, например, в ядре сейфертовской галактики NGC 1275 (радиоисточник Персей-А) около 5 млн. лет назад (по времени этой галактики) произошел сильнейший взрыв, сопровождавшийся выбросом газовых струй со скоростями до 3000 км/с. Энергия разлета газа здесь на два порядка выше, чем в галактике М 82.

Еще один класс галактик с активными ядрами, обладающими аномально сильным ультрафиолетовым излучением, был обнаружен советским астрономом Б. Е. Маркаряном. Видимо, большая часть этих галактик переживает в настоящее время эпоху, следующую за выбросом, как говорят астрономы, послеэруптивную стадию.

Не исключено, что энергия излучения квазаров и активность ядер галактик порождаются сходными физическими процессами.

Квазары — весьма удаленные объекты. А чем дальше от нас находится тот или иной космический объект, тем в более далеком прошлом мы его наблюдаем. Галактики, в том числе и галактики с активными ядрами, в среднем, расположены ближе, чем квазары. Следовательно, это объекты более позднего поколения — они должны были образоваться позже квазаров. И это немаловажное свидетельство того, что квазары, возможно, являются ядрами галактик.

Что же касается природы физических процессов, обеспечивающих энерговыделение квазаров, то на этот счет имеется одна интересная гипотеза.

Прослеживая различные звездные взрывы в порядке увеличения их силы, мы закончили вспышками сверхновых звезд. Долгое время считалось, что эти вспышки являются самыми грандиозными из космических катастроф. Но за последние несколько лет обнаружены следы несравненно более мощных космических взрывов, освобождающих, как мы увидим, энергию, эквивалентную миллионам солнечных масс. Понятно, что подобные взрывы не могут случаться в отдельных звездах. Они происходят в центральных областях (ядрах) галактик - звездных систем, массы которых измеряются миллиардами масс Солнца. О взрывах в ядрах галактик мы расскажем в этом параграфе.

Ядром галактики называется очень яркая область малых размеров, расположенная обычно в центре галактики. Точные размеры ядер для далеких галактик определить трудно, так как вследствие оптических свойств земной атмосферы изображение очень малого источника света представляется несколько «размазанным». Поэтому величина светящейся области может казаться большей, чем она есть на самом деле. У близких галактик измеряемый поперечник ядра составляет несколько десятков световых лет. Так, у самой близкой к нам спиральной галактики - туманности Андромеды (обозначаемой М 31 по ее номеру в каталоге, составленном астрономом Мессье) размер ядра около 50 световых лет. Четко очерченные ядра имеются не у всех галактик -у некоторых наблюдается просто возрастание яркости к центру.

В ядрах галактик содержатся звезды, среди которых многие относятся к спектральным классам К и М, а также газ, излучающий энергию в спектральных линиях, принадлежащих атомам водорода и ионизованным атомам кислорода и азота. Кроме того, во многих случаях в ядрах обнаруживаются сильные источники радиоизлучения и инфракрасного излучения. Позже мы подробнее скажем о некоторых наблюдениях, демонстрирующих весьма сложное строение ядер. При изучении структуры ядер галактик, казалось бы, наиболее естественным прежде всего обратиться к ядру нашей Галактики. Но оно настолько закрыто поглощающими свет газово-пылевьши облаками, что даже прилегающие к ядру области не удается увидеть. Ядро Галактики и его окрестности исследованы методами радиоастрономии и в инфракрасном свете. Некоторые из результатов этого исследования также будут изложены ниже.

Впервые свидетельства гигантских взрывных процессов, происходящих время от времени в галактиках, были получены путем исследования так называемых радиогалактик. Что же это за объекты?

У очень многих галактик, помимо оптического излучения, создаваемого звездами и межзвездной средой, наблюдается излучение и в радиодиапазоне. Наша Галактика также является источником радиоизлучения. При этом лишь ее излучение на сантиметровых и дециметровых волнах исходит главным образом от нагретого газа, а более длинноволновое - преимущественно синхротронное. Оно испускается релятивистскими электронами при их движении в межзвездных магнитных полях.

Для наблюдателя, находящегося вне Галактики, она представилась бы относительно слабым источником радиоизлучения: в радиодиапазоне она излучает в сотни тысяч раз слабее, чем в оптическом. Однако существуют звездные системы, поток радиоизлучения от которых в тысячи и десятки тысяч раз интенсивнее, чем от нашей Галактики и подобных ей звездных систем - нормальных галактик. Такие сильно излучающие в радиодиапазоне объекты называют радиогалактиками.

В ряде случаев радиогалактики удалось отождествить с системами, наблюдаемыми и оптическими средствами. Но бывает, что источник радиоизлучения не заметен в видимом свете. Тогда можно говорить просто о дискретном источнике радиоизлучения. Часто в тех случаях, когда виден оптический объект, соответствующий радиогалактике, его угловые размеры оказываются гораздо меньшими, чем размер радиоисточника. Это означает, что основная масса галактики, из которой выходит и оптическое, и радиоизлучение, окружена очень протяженной областью, не дающей оптического излучения. Подобные области существуют и у некоторых нормальных галактик, но их радиоизлучение оказывается слабым.

Если принять, что излучение радиогалактик обусловлено нагревом газа (т. е. является тепловым), то при наблюдаемой величине испускаемой энергии температура газа должна измеряться миллиардами градусов. При столь высоких температурах оптическое излучение должно в огромное число раз превосходить радиоизлучение. Но мощность излучения радиогалактики в радиодиапазоне сравнима с мощностью ее оптического излучения. Следовательно, излучение радиогалактик в основном нетепловое. Имеется много данных, указывающих на то, что оно, как и длинноволновое радиоизлучение Галактики, обусловлено синхротронным механизмом. Одним из важнейших доводов в поддержку этой точки зрения является наблюдаемая в ряде случаев поляризация излучения радиогалактик не только в радиочастотах, но и в оптической области.

Радиогалактика в созвездии Лебедя, называемая Лебедь А, оказалась первым из объектов, продемонстрировавших возможность взрыва галактических масштабов. Сначала она наблюдалась просто как один из наиболее сильных внегалактических источников радиоизлучения. В 1954 г. был установлен оптический объект, соответствующий этому источнику, и получен его спектр. Величина «красного смещения» спектральных линий у радиогалактики Лебедь А привела, в соответствии с формулой (11), к расстоянию до нее порядка 500 миллионов световых лет. Оценка по наблюдаемому потоку излучения от этой радиогалактики и известному расстоянию общего количества излучаемой в радиодиапазоне энергии привела к значению 10 45 эрг/сек. Это гораздо больше, чем суммарное излучение Галактики в оптической области и в радиодиапазоне. Видимое изображение радиогалактики Лебедь А сравнительно слабое, и энергия излучения в оптической области спектра на порядок меньше, чем в радиодиапазоне.

Наиболее любопытной особенностью радиогалактики Лебедь А, сразу же привлекшей к себе внимание, является ее двойственность. Между двумя протяженными источниками радиоизлучения, центры которых удалены друг от друга приблизительно на 500 тысяч световых лет, находится оптически яркая область в десять раз меньшего размера. Эта область в свою очередь состоит из двух частей. Таким образом, радиоисточник Лебедь А можно представить как галактику с двойным ядром. В противоположные стороны от ядра движутся два гигантских сгустка плазмы со скоростью тысячи километров в секунду (рис.).

Рис. Схематическая структура источника радиоизлучения Лебедь А. В центре изображен оптически наблюдаемый объект - галактика с двойным ядром. Заштрихованы области радиоизлучения.

В галактике Лебедь А содержатся огромные газовые облака, движущиеся хаотически с большими скоростями. Такой вывод был сделан на основе наблюдений оптического спектра этой галактики, в котором присутствует множество эмиссионных линий, характерных для газовых туманностей. По ширине линий и нашли, что они возникают в газе, охваченном беспорядочными движениями, скорости которых доходят до 500 км/сек.

В первое время после открытия двойственности радиоисточника Лебедь А ее пытались объяснить на основе предположения, что мы наблюдаем две сталкивающиеся гигантские галактики. Эта точка зрения теперь оставлена, в частности потому, что, придерживаясь ее, трудно понять, как возникает огромное количество излучаемой энергии. При столкновении галактик лишь очень малая доля содержащейся в них энергии может переходить в радиоизлучение. Теперь общепринято считать, что в ядре галактики Лебедь А некоторое время тому назад произошел взрыв. При этом в противоположных направлениях из ядра было выброшено два объекта, которые и наблюдаются сейчас как центры радиоизлучения.

Возраст радиогалактики Лебедь А, т. е. время, прошедшее после взрыва в ее ядре, оценивается различными путями. Оно не менее 10 3 лет, а вероятнее всего, гораздо больше - 106-10 7 лет. Мощность излучения этой радиогалактики сейчас порядка 10 45 эрг/сек или более, и нет оснований предполагать, что оно после взрыва было меньше. Поэтому энергия, освободившаяся в результате взрыва и следовавших за ним процессов, составила по меньшей мере 10 56 -10 58 эрг.

Поскольку мы наблюдаем только излучение в отдельных областях спектра и, кроме того, ранее излучение могло быть более сильным, то можно предположить, что энергия взрыва доходила до 1059-1060 эрг. Следует иметь в виду также, возможно, очень большое значение кинетической энергии выброшенных при взрыве объектов - центров радиоизлучения. Сейчас трудно сколько-нибудь точно оценить величину этой энергии.

Структура некоторых других мощных внегалактических источников радиоизлучения, например источников Центавр А, Печь А, очень похожа на ту, которая наблюдается у источника Лебедь А. Это двойные радиогалактики, у которых центры радиоизлучения расположены симметрично относительно оптически наблюдаемой галактики, на значительном расстоянии от нее. Во всех этих случаях взрыв в ядре приводил к выбросу вещества в двух противоположных направлениях с приблизительно одинаковой мощностью.

С явлениями, которые вызываются взрывными процессами, охватывающими значительную по объему часть звездной системы, мы встречаемся и в таких галактиках, где двойственности не замечается. Очень интересной в этом отношении оказалась гигантская эллиптическая галактика М 87, удаленная от нас на 50 миллионов световых лет. Эта система, наблюдающаяся на небе в созвездии Девы, и по положению, и по форме совпадает с сильным источником радиоизлучения Дева А.

На фотографии туманности М 87 (рис. 43) хорошо видно светящееся образование - струя, или выброс, исходящий из центральной части галактики. Эта струя содержит несколько сгустков, оптическое излучение которых оказалось сильно поляризованным. Длина струи составляет несколько тысяч световых лет. Цвет ее излучения голубой, а спектр этого излучения не содержит линий. Расстояние основных сгустков в струе от центра галактики не менее, нескольких десятков тысяч световых лет.

Рис. Галактика М 87 (источник радиоизлучения Дева А). Справа заметен выброс из ядра этой галактики.

Связь струи с ядром галактики М 87 достаточно отчетлива и не оставляет сомнения в том, что струя возникла в результате взрывного процесса в ядре. Впоследствии был обнаружен выброс из галактики М 87 в направлении, противоположном струе, (на рис. 43 он незаметен). Таким образом, и эта галактика представляется разделяющей общее свойство взрывающихся галактик - выбрасывание вещества в двух противоположных направлениях.

Выбрасывание газа из ядра галактики М 87 продолжается, как показывает характер ее спектра, и в настоящее время. В спектре областей, близких к центру галактики, присутствуют смещенные эмиссионные линии, принадлежащие главным образом ионизованным атомам кислорода. По-видимому, смещения вызваны движениями излучающих газовых масс. Для скорости движения газа получаются значения порядка 500 км/сек.

Радиоизлучение исходит как из ядра галактики, так и из окружающей его протяженной области размером порядка ста тысяч световых лет. Кроме того, сильное радиоизлучение, особенно заметное на коротких (дециметровых) волнах, присуще и струе. По сильной поляризации оптического и радиоизлучения струи заключают, что оно обусловлено синхротронныммеханизмом. Как ив Крабовидной туманности, оптическое излучение является продолжением радиоспектра в сторону коротких волн.

Оценка напряженности магнитного поля в струе приводит к значениям порядка 10 -4 эрстед. В таких полях электроны большой энергии, создающие оптическое излучение струи, должны потерять большую часть своей энергии («высветиться») приблизительно за тысячу лет. Но струя существует по меньшей мере десятки тысяч лет, если принять, что скорость выбрасывания была близкой к скорости света. Наиболее же вероятно, что взрыв в ядре произошел миллионы лет назад. Следовательно, релятивистские электроны, дающие оптическое излучение струи, не были выброшены из ядра, а получили свою большую энергию уже в ней. Как мы видим, при взрыве в ядре галактики М 87 из него было выброшено некоторое образование, до сих пор являющееся источником релятивистских частиц.

Галактика М 87 является мощным источником рентгеновского излучения. Оно составляет около 10 43 эрг/сек, тогда как в видимом свете струей излучается приблизительно 10 42 эрг/сек. За миллионы лет, прошедшие с момента выброса струи при условии, что мощность излучения совпадала с теперешней, в этой галактике должно было выделиться не менее 10 56 -10 57 эрг в форме излучения разных длин волн. Общее же количество энергии, освободившейся в результате взрыва, при учете неизвестной сейчас величины кинетической энергии струи и, вероятно, более мощного излучения вначале может значительно превысить эту цифру. Таким образом, мы опять имеем то же значение для количества энергии, освобождаемой в результате взрыва, какое получено для галактики Лебедь А. Оно в десятки миллионов раз превосходит энергию вспышки сверхновой.

Наблюдения близкой к нам неправильной галактики М 82 дали очень интересную картину движений газа, вызванных сравнительно недавним взрывом в ее ядре. В этой галактике, несмотря на ее неправильную форму, можно выделить два преимущественных направления -одно по наибольшей вытянутости и другое ему перпендикулярное (рис. 44). Будем называть их большой и малой осями. Вдоль малой оси М 82 видна система волокон. Они излучают главным образом в частотах спектральных линий, а не в сплошном спектре, причем особенно много энергии выходит в длине волны водородной линии На. Фотография туманности, снятая с оптическим фильтром, пропускающим лишь излучение в линии На и в небольшом соседнем участке шкалы длин волн, хорошо демонстрирует систему волокон. Сравнивая рис. 44 и 45, мы видим также различие между областями, преимущественно излучающими в линейчатом спектре, и областями непрерывного излучения. Волокна распространяются на 10-12 тысяч световых лет от центра галактики.

Рис. Галактика М 82. (Фотография в непрерывном спектре)

По смещению линий в спектрах волокон удалось установить, что составляющее их вещество движется от центра галактики со скоростью около 1000 км/сек. Для того чтобы пройти с такой скоростью расстояние в 10 тысяч световых лет, требуется три миллиона лет. Следовательно, взрыв в ядре галактики, который вызвал такое движение газа, произошел несколько миллионов лет назад.

По своей волокнистой структуре центральные области М 82 напоминают Крабовидную туманность. Это сходство усиливается также и тем, что излучение волокон М 82 сильно поляризовано. Наконец, как и в случае Крабовидной туманности, область М 82, занятая волокнами, является источником радиоизлучения (правда, не очень мощным.)

В свете этих фактов естественным представляется вывод о синхротронной природе излучения волокон М 82 в частотах непрерывного спектра. Своеобразная форма волокон, образующих дуги (см. рис. 45), обусловлена, по-видимому, действием магнитных полей на плазму она движется вдоль силовых линий поля. После того как по наблюдениям поляризации определили направление силовых линий магнитного поля, оказалось, что поле симметрично относительно центра туманности и его силовые линии ориентированы преимущественно вдоль малой оси. Таким образом, направление силовых линий в общем совпадает с направлением волокон.

Рис. Галактика М 82. (Фотография в лучах линии Нα.) Хорошо заметна волокнистая структура в центральной части.

Свечение волокон галактики М 82 в спектральных линиях можно объяснить так же, как и в случае Кработ видной туманности. Там имеются, по-видимому, релятивистские электроны настолько большой энергии, что они излучают фотоны, соответствующие ультрафиолетовой области спектра. Эти фотоны способны возбуждать атомы газа и создавать, тем самым, его излучение в частотах спектральных линий. Обнаружение рентгеновского излучения галактики М 82 позволяет предположить существование в ней электронов еще большей энергии.

Хотя по структуре, созданной взрывом в ядре, центральные области галактики М 82 внешне сходны с туманностями, возникшими при вспышках сверхновых, эти явления совершенно различны по своему масштабу. Энергия Е 0 излучения галактики в частоте линии, доходящая до земного наблюдателя, составляет приблизительно 2x10 -11 эрг/см 2 xсек. Так как расстояние r до этой галактики около 25 миллионов световых лет, всего ею излучается за одну секунду в линии Hα. энергия 4πr 2 E 0 ≈10 41 эрг/сек.

Вероятно, излучение в линии Н α возникает при рекомбинациях атомов водорода. Тогда в других спектральных линиях и в непрерывном спектре должна испускаться существенно большая энергия.

Из близкой к центру области галактики М 82 выходит мощное инфракрасное излучение, не уступающее оптическому- Подчеркнем, что излучение М 82 настолько интенсивно спустя миллионы лет после взрыва, тогда как Крабо-видная туманность через 900 лет после своего образования излучает в той же линии около 10 34 эрг/сек.

Найдем кинетическую энергию газа, движущегося от ядра М 82. Масса этого газа вычисляется по величине занимаемого им объема и плотности. Объем, определенный путем измерения фотоснимков галактики, оказался порядка 10 63 см3. Концентрация атомов водорода в излучающем газе оценивалась по наблюдаемому потоку излучения в линии Н, и составляет около 10 атомов в 1 см 3 . Следовательно, общее число атомов в указанном объеме приблизительно 10 64 , а вся масса газа, если он состоит преимущественно из водорода, около 2x10 40 г. Выше мы указывали, что скорость движения волокон близка к 108 см/сек и, значит, кинетическая энергия их порядка 10 56 эрг.

Общее количество энергии, освободившейся при взрыве в ядре галактики М 82, помимо только что вычисленной кинетической энергии, должно включать также энергию космических лучей и магнитного поля, которая в настоящее время оценивается в 10 55 -10 56 эрг. Кроме того, излучение галактики за время, прошедшее после взрыва, должно составлять не менее 10 58 эрг, а возможно, и 10 57 эрг. Таким образом, для энергии взрыва в ядре галактики М 82 получается величина порядка 10 56 -10 58 эрг, что практически совпадает с энергией взрывов в ядрах других галактик.

Взрыв в ядре галактики вызывает, как мы видим, бурные движения газа вблизи ядра. В связи с изучением таких взрывов большой интерес представляют «сейфертовские» галактики (названные по имени исследовавшего их ученого), у которых ядра оказываются областями необычной активности. Характерной особенностью такого ядра является его очень большая яркость по сравнению с остальной частью галактики. Кроме того, в спектрах ядер сейфертовских галактик содержатся эмиссионные линии, принадлежащие главным образом ионизованным атомам различных элементов. Линии очень широки и сложной структуры. Они состоят из отдельных «пичков». Исходя из такой структуры, принимают, что линии образованы в гигантских комплексах хаотически движущихся газовых облаков. Так как направления движения излучающих масс газа неодинаковы, то различны и их скорости вдоль луча зрения. Поэтому-то из ряда эмиссионных линий, по-разному смещенных эффектом Доплера, должна получиться широкая эмиссионная линия с «пичками». По измерениям ширины линий нашли, что скорости движения газовых масс составляют от 500 до 3000 км/сек.

Одной из наиболее известных сейфертовских галактик (всего их обнаружено более двадцати) является спиральная галактика NGC 10 68 (NGC - обозначение каталога туманностей, 10 68 - номер в этом каталоге). Расстояние до этой галактики около 40 миллионов световых лет. На снимке в центре туманности видна яркая область, радиус которой около 6000 световых лет. Масса этой области составляет двадцать шесть миллионов солнечных масс. В центре светящейся области видно само ядро галактики. Оно имеет очень малые размеры - порядка 100 световых лет. Яркая область вокруг ядра представляет собой скопление облаков светящегося газа. Облака размерами в сотни световых лет движутся со скоростями, доходящими до 500 - 600 км/сек. Спектр излучения этих облаков содержит эмиссионные линии. Некоторые из них принадлежат многократно ионизованным элементам. Это указывает на высокую температуру излучающих областей. Из области ядра галактики NGC 1068 исходит сильное коротковолновое излучение, и вместе с тем ядро является мощным источником инфракрасного излучения с очень большими длинами волн - 10-20 микрон. Мощность этого излучения колеблется.

Другая хорошо известная сейфертовская галактика, NGC1275, является очень сильным источником радиоизлучения. Судя по спектру, область, прилегающая к ядру, заполнена, как и в случае галактики NGC 1068, быстро движущимися газовыми облаками. Кроме того, наблюдается волокнистая газовая структура, напоминающая Крабовидную туманность, - конечно, в гораздо больших масштабах.

В сейфертовских галактиках содержится вблизи центра не только газ, но и звезды. Они-то и создают в наблюдаемом спектре линии поглощения, характерные для звезд. Линии возникают в спектрах отдельных звезд, а в суммарном спектре они наблюдаются потому, что все звезды данного класса имеют недостаток излучения в частотах линий. Наблюдаемое излучение ядра сейфертовской галактики в непрерывном спектре создается звездами и оно в 5- 10 раз сильнее общего излучения в эмиссионных линиях. Однако поскольку излучение в эмиссионных линиях распределяется на небольшое число сравнительно узких участков спектра, в каждом из этих участков поток излучения достаточно велик для того, чтобы линия была хорошо заметной на фоне непрерывного спектра. Свойства газа в яркой центральной области, которую и называют обычно ядром сейфертовской галактики,- химический состав, плотность и температура - неоднократно определялись по линейчатому спектру его излучения. В результате было установлено, что газ состоит в основном из водорода, концентрация которого в среднем 10 3 -10 4 атомов в 1 см 3 , а температура газа 10000-20000°. Газовые комплексы (облака) распределены по ядру галактики неравномерно, и их общий объем составляет 10 60 -10 62 см 3 . Масса газа, содержащегося в центральной области галактики, может достигать 10 7 M о, и соответственно кинетическая энергия его порядка 1055-1056 эрг. Выше мы получили аналогичные значения для энергии взрывов в ядрах галактик М 82 и М 87. По-видимому, бурные движения в ядрах сейфертовских галактик также созданы какими-то взрывными процессами. Во всяком случае, другие объяснения подобной активности ядер, например термоядерными реакциями, встречаются с серьезными трудностями.

Газовые облака при своем беспорядочном движении все время сталкиваются друг с другом. Вследствие огромных скоростей движения эти столкновения приводят к разогреву газа- некоторая часть кинетической энергии облаков переходит в тепло. Наблюдаемый линейчатый спектр ядра сейфертовской галактики и представляет собой спектр излучения разогретого газа. В частотах линий ядром излучается около 10 42 - 10 43 эрг/сек. Если бы вся кинетическая энергия облаков переходила в излучение, то и в этом случае ее хватило бы на 10 13 сек, т. е. на несколько сотен тысяч лет. Но практически далеко не вся кинетическая энергия-может превратиться в наблюдаемое излучение, поэтому кинетическая энергия не в состоянии поддерживать свечение ядра даже в течение такого срока. С другой стороны, мы знаем, что взрыв в ядре любой из сейфертовских галактик не мог произойти ранее, чем несколько миллионов лет назад. Ведь газу, летящему из области взрыва со скоростью порядка 1000 км/сек, требуются миллионы лет, чтобы пройти расстояние, равное радиусу области свечения - 10 21 -10 22 см. Поэтому приходится считать, что либо существуют какие-то пути поддержания свечения газа («подкачка» в него энергии), либо кинетическая энергия газа раньше была большей, чем сейчас. Но тогда энергия взрыва должна существенно превышать указанное значение 10 55 - 10 56 эрг.

Наблюдения инфракрасного излучения сейфертовских галактик, выполненные в самые последние годы, еще более осложнили проблему объяснения их свечения. Многие из этих галактик теряют в виде длинноволнового излучения, в интервале длин волн 2-20 микрон, не менее 10 45 - 10 46 эрг/сек. Таким образом, за 10 6 -10 7 , лет своей активности галактика должна потерять 10 60 -10 61 эрг. Конечно, кинетическая энергия газовых облаков не может обеспечить столь огромную светимость, и приходится сделать вывод о непрерывно действующем в течение долгого времени источнике энергии другой природы.

Ядра некоторых из сейфертовских галактик, в частности галактики NGC 10 68 и особенно, как уже говорилось, галактики NGC 1275, излучают много энергии в радиодиапазоне. По характеру этого излучения нашли, что оно син-хротронного происхождения, т. е. создается при движении релятивистских электронов в магнитных полях. Эти, а также и другие факты заставляют предполагать, что в центральной области сейфертовской галактики непрерывно образуются релятивистские электроны, теряющие свою энергию при движении в магнитном поле. Излучение релятивистских электронов, ионизуя газ, должно передавать ему энергию и тем самым компенсировать потери энергии газом на излучение в линиях и непрерывном спектре. Что же касается излучения в инфракрасной области спектра, то его в этих случаях приписывают межзвездной пыли, нагреваемой опять-таки синхротронным излучением. Ни механизм образования больших количеств пыли в ядрах галактик, ни способы ее нагрева пока не изучены, и не исключено, что характер инфракрасного излучения ядер сейфертовских галактик совершенно иной.

Поразительным свидетельством мощных взрывных процессов, характерных для ядер сейфертовских галактик, служит последовательность радиоисточников, простирающаяся, подобно струе в М87, от галактики NGC 1275 на расстояние в несколько миллионов световых лет. По мнению наблюдателей, эти источники были выброшены из ядра галактики NGC1275 сравнительно недавно, 10 6 -10 7 лет тому назад, т. е. в то же время, когда были извергнуты из области взрыва облака газа, составляющие видимое ядро галактики. Скорость выброса образований, наблюдающихся ныне в качестве источников радиоизлучения, должна была быть сравнимой со скоростью света.

Подведем теперь итог сказанному в этом параграфе. Оказывается, существуют различные виды звездных систем - галактик, характерных особенной активностью своих ядер. Эта активность выражается либо в сильном радиоизлучении, идущем из области ядра, либо в выбрасывании газа из ядра, либо, наконец, в хаотическом движении газовых масс вблизи ядра. Во всех случаях эти особенности можно приписать взрыву в ядре галактики, произошедшему сотни тысяч или миллионы лет назад. Взрыв вызвал освобождение огромной энергии - не менее 10 56 -10 57 эрг, а возможно, и 10 60 -10 61 эрг в различных ее формах.

Разумеется, случаи, когда наблюдается значительная активность в ядрах галактик, не ограничиваются рассмотренными выше примерами. Нет также сомнений в том, что с расширением исследований внегалактических объектов должны обнаруживаться все новые свидетельства активности ядер галактик. При оценке возможности наблюдений взрывов в ядрах галактик нужно иметь в виду, что взрывной процесс в них не может повторяться часто, а действие каждого взрыва продолжается малое по сравнению с возрастом галактики время. В остальное время активность ядер может быть низкой и обнаруживаться поэтому только у самых близких галактик.

Заметны признаки активности в ядре и нашей звездной системы - Галактики. Ранее нами отмечалась недоступность центральных областей Галактики для изучения оптическими средствами. Некоторые сведения о строении ядра Галактики удалось получить радиометодами благодаря тому, что радиоизлучение сравнительно мало задерживается межзвездной средой. В центре Галактики находится очень сильный источник радиоизлучения размером около 30 световых лет и несколько более слабых источников. Судя по спектру радиоизлучения, оно синхротронного происхождения. Мощность этого излучения-10 37 эрг/сек -на три порядка меньше, чем мощность радиоизлучения ядер сейфертовских галактик.

Ядро Галактики содержит также источник инфракрасного излучения, имеющий сравнительно небольшие размеры. Излучение с длинами волн от 5 до 25 микрон выходит из области поперечником не более двух световых лет. Всего ядро Галактики излучает в инфракрасном диапазоне около 3x10 43 эрг/сек, т. е. на три-четыре порядка меньше, чем ядро сейфертовской галактики. Имеются основания полагать, что источник инфракрасного излучения состоит из множества мелких образований, обладающих сравнительно сильным, напряженностью до 100 эрстед, магнитным полем. В целом ядро нашей Галактики очень напоминает ядра активных, в частности сейфертовских, галактик, но с гораздо меньшей, в тысячи раз, активностью.

Сходство центральной области Галактики с ядрами сейфертовских галактик увеличивается тем, что в ней присутствуют облака газа, движущиеся со скоростями 50- 100 км/сек. Общая кинетическая энергия движущегося газа, если учесть, что его количество около 10 7 M , превосходит 1054 эрг. Эта величина приблизительно в тысячу раз меньше кинетической энергии газа в ядре сейфертовской галактики. Из центральных областей Галактики газ вытекает в количестве около 1 M за год. Таким образом, ядро Галактики является центром активности, подобной той, которая наблюдается у взрывающихся галактик, но в меньшем масштабе. Возможно, что в ядре нашей Галактики сотни миллионов лет тому назад также произошел взрыв.

Рассмотрение возможной природы ядер и их роли в эволюции галактик мы отложим до тринадцатого параграфа. Здесь же стоит коротко рассмотреть вопрос о том, в состоянии ли известные источники энергии обеспечить ее освобождение в количестве 10 56 -10 61 эрг за короткое время.

От предположения, объясняющего освобождение энергии в радиогалактиках и других галактиках с взрывающимися ядрами столкновениями между ними, безусловно, нужно отказаться, так как активность очень часто проявляется в ядрах одиночных галактик. Причину взрывов нужно искать в самой природе ядер галактик.

Не решает проблемы и гипотеза о превращении потенциальной энергии в другие ее виды при сжатии звездной системы, поскольку в случае галактик из-за их огромных размеров такое превращение не может иметь катастрофического характера. Кроме того, теперь достаточно хорошо известно, что взрывы локализованы именно в очень малых объемах, занимаемых ядрами галактик.

Большие трудности возникают и при объяснении взрывов в ядрах галактик термоядерными реакциями. Принимая этот механизм освобождения энергии, нужно считать, что в малом объеме ядра содержится большое число звезд, быстро превращающихся в сверхновые - в среднем должно вспыхивать по одной звезде в год. Причины столь частых вспышек непонятны, не говоря о том, что наблюдения не указывают на большую концентрацию звезд в ядрах галактик. Кроме того, подобный механизм ничего не дает для понимания природы односторонних выбросов из ядра, таких, например, как у галактики М 87.

Таким образом, открытие взрывов в ядрах галактик поставило науку перед необходимостью совершенно нового подхода к проблеме преобразования энергии и вещества. До изложения существующих взглядов на эту проблему мы займемся еще одним типом объектов - квазарами. По масштабу освобождения энергии они в сотни и тысячи раз превосходят даже взрывы в ядрах галактик. Поэтому, хотя и неизвестно, имеем ли мы при изучении квазаров дело со взрывными процессами, их исследование весьма существенно для понимания природы космических взрывов.

В 1963 г. американские астрономы Линде и Сендидж опубликовали результаты исследования галактики NGC 3034. Эта неправильная галактика типа II обладает особенностью - ее цвет не соответствует спект­ру. Спектр у нее А2 - еще более ранний, чем обычно бывает у галактик типа II, а цвет вместо того, чтобы быть белым, или даже голубым, оказался оранжево-крас­новатым.. В подобных случаях, когда цвет звезды или галактики краснее, чем это следует из ее спектра, наибо­лее вероятно, что покраснение вызвано наличием диф­фузной материи. У NGC 3034 контраст между спектром и цветом настолько значителен, что Линде и Сендидж предположили существование в ней очень большого ко­личества газовой и пылевой материи и выполнили спе­циальное исследование. Сендидж получил на 5-метровом телескопе снимки в узкой части спектра около спект­ральной линии, и в желтых лучах, в которых газовые и пылевые массы фотографируются более отчетливо. Исследование снимков показало наличие плотной системы темных ка­налов и светлых волокон диффузной материи, связанных с ядром, свидетельствующих своей формой об энергич­ном движении, простирающихся на расстояние до 3 кпс по обе стороны от ядра в направлении его малой оси.

Спектрограммы показали, что диффузная материя дает эмиссионные линии и, следовательно, какой-то механизм привел газ в возбужденное состояние. Эмиссионные ли­нии обнаруживают расширение. Измерение его показало, что газ движется со скоростью около 1000 км/с прочь от ядра, образуя волокна. Так как волокна обрываются на расстоянии 3 кпс от ядра (газ успел дойти до этого места), то все перечисленные явления позволяют прийти к заключению, что в ядре NGC 3034 около полутора мил­лионов лет назад произошел грандиозный взрыв, вызвав­ший выброс со скоростью около 1000 км/с огромных масс диффузной материи. Энергия, выделившаяся при взрыве, была израсходована, во-первых, на то, чтобы привести в быстрое движение дуффузную материю и, во-вторых, на то, чтобы перевести ее атомы в ионизованное и воз­бужденное состояние. По наблюдаемой интенсивности из­лучения в линии Н а можно оценить плотность выброшен­ной диффузной материи, а следовательно, и ее общую массу, которая оказалась равной 5,6 млн. солнечных масс. Это позволяет при известной скорости оценить об­щую кинетическую энергию движущейся диффузной ма­терии в 2,4 10 48 Дж. NGC 3034 излучает в эмиссионных линиях, в непрерывном спектре оптических лучей и, как показали наблюдения Линдса, в радиоволнах. Если оце­нить общую мощность, всего излучения и предположить, что в течение всех полутора миллионов лет от начала взрыва мощность излучения была постоянной и равной нынешней, то оценка, энергии взрыва, израсходованной на излучение до настоящего момента, равна 9 10 48 Дж.

Итак, по сумме энергий, израсходованных на приве­дение диффузной материи в движение и на излучение этой материи, можно дать оценку общей энергии взрыва в ядре NGC 3034. Эта энергия больше 10 49 Дж, т. е. в миллион раз больше, чем энергия, выделяемая при вспыш­ке сверхновой звезды. Еще несколько лет назад вспышки сверхновых считались самыми грандиозными катастрофа­ми во Вселенной. А теперь мы являемся свидетелями катастрофы - взрыва в ядре галактики, масштаб которой еще в миллион раз больше.

Может ли являться взрыв в NGC 3034 уникальным явлением, не имеющим себе подобных во Вселенной? Ко­нечно, нет. Столь значительное событие не может быть результатом случайности. Это, конечно, закономерное яв­ление. Вопрос заключается лишь в том: происходит ли оно со всеми галактиками на некоторой стадии их эво­люции или, может быть, только с галактиками некоторого типа, отвечающими определецным физическим требова­ниям.

То, что явление взрыва в ядре обнаружено пока толь­ко у одной галактики, должно объясняться, во-первых, скоротечностью этого процесса, а во-вторых, недостаточ­ной исследованностью даже ярких галактик. Взрыв прои­зошел полтора миллиона лет назад. За это время газовые массы проникли на расстояние трех килопарсек. Еще через 10 млн. лет они дойдут до мест, удаленных от ядра на 15-18 кпс, т. е. выйдут за границу галактики. Ско­рость газовых масс, потраченная на преодоление силы тяготения системы, уменьшится, плотность газов после распространения uo ї всему объему галактики станет зна­чительно ниже, вся» запасенная энергия излучения успеет израсходоваться. Через 10 млн. лет наблюдатель уже не обнаружит в NGC 3034 признаков взрыва. Если считать, что:

мир галактик существует около 10 млрд. лет,

в каждой из галактик один раз за все время про­исходит взрыв в области ядра,

взрывы. у разных галактик происходят в разное время и равномерно распределены по всему промежутку времени 10 10 лет,

взрыв наблюдается в течение 10 млн. лет,

то только у одной из тысячи галактик в настоящий мо­мент должен наблюдаться взрыв. Неудивительно поэто­му, что столь важное и интересное явление не удалось обнаружить раньше, чем через 40 лет после того как на­чалось систематическое изучение галактик. Возможно, однако, что взрывы ядер галактик повторяются, тогда число наблюдаемых взрывов должно быть больше.

Важная задача - проверить другие галактики. Не про­исходит ли взрыв в ядрах некоторых из них? Недавно Б. А. Воронцов-Вельяминов указал на галактики NGC 5195 и NGC 3077, которые имеют общие черты с NGC 3034. Они тоже принадлежат к типу II и в них примерно по радиусам, идущим от центра, располагаются темные каналы со светлыми волокнами. Необходимо ис­следовать эти две галактики, хотя у них, в отличие от NGC 3034, не наблюдается радиоизлучение. Возможно, что взрывы в ядрах этих галактик произошли раньше, чем в NGC 3034, радиоизлучение ослабело и не обнару­живается в наши дни, а остальные последствия взрыва еще видимы.

Б. Е. Маркарян привел список неправильных галак­тик, сходных но внешнему виду с NGC 3034. Все они, в отличие от обычных неправильных галактик II, обла­дают оранжево-красноватым цветом, хотя спектральные классы у них сравнительно ранние: А и F0-F3. Эти галактики, как правило, содержат много темной материи и их светимости в 5-10 раз больше светимостей обычных галактик типа II. Есть основание считать, что иссле­дование спектров и специальных фотографий галактик, приведенных в списке, позволит обнаружить в некоторых из них гигантские взрывы, исходящие из ядра.

По мнению Бербиджей, взрывающейся галактикой яв­ляется также VV 144, т. е. галактика, стоящая под номером 144 в каталоге Б. А. Воронцова-Вельяминова,

После обнаружения столь выдающегося явления в яд­ре NGC 3034 можно полагать, что эмиссионные линии, наблюдаемые в ядрах очень большого числа галактик, являются реликтами значительных событий, происходив­ших в прошлом. Отсутствие эмиссионных линий в ядрах может свидетельствовать о том, что или галактики испы­тали взрыв ядра так давно, что успели утерять последние признаки, связанные со взрывом, или же что взрыва не было и некоторые из галактик находятся в предвзрывном состоянии.

Но это - пока только предположения. Одно очевид­но - спокойный процесс образования звезд из рассеянно­го газа путем его сжатия не может объяснить катаклиз­мов масштаба взрыва в NGG 3034.

Согласно В, А. Амбарцумяну ядра - основная актив­ная область в галактиках и место сосредоточения сверх­плотного вещества. Гигантские взрывы перенасыщенного энергией сверхплотного вещества выбрасывают его части из ядра вместе с попутно образующимися звездами и га­зом вдоль спиральных линий, где в результате непрекра­щающегося дробления частей сверхплотного вещества продолжается процесс формирования звезд и выделения диффузной материи.
Приглашаем Вас обсудить данную публикацию на нашем .

Рождение и смерть.

Наша Галактика выросла за миллиарды лет из скопления более мелких галактик, сталкивавшихся и сливавшихся друг с другом. Эти молодые галактики долго кружились в «танце смерти», постоянно сближаясь под действием сил гравитации. Этот сценарий работает для всех галактик во Вселенной.

Когда одна галактика приближается к другой на достаточное расстояние, они начинают чувствовать взаимные силы тяготения. Галактика с более массивной Чёрной дырой в центре притягивает и поглощает меньшие галактики, превращая хаотичный танец в настоящий «водоворот». Чёрная дыра — «воронка» в центре этого «водоворота» — ещё больше увеличивается, сожрав Чёрную дыру поглощённой галактики меньшего размера.

Обнаружив, наконец, Центр нашей галактики Млечный Путь и начав отслеживать радиосигналы, посылаемые из него, астрономы увидели признаки надвигающейся катастрофы.

Сразу за центральной дырой Млечного Пути разрастается огромное кольцо газа. Со временем оно накопит энергию, равную энергии 300 миллионов солнц. Когда это кольцо достигнет пика своего развития, оно начнёт выделять второе кольцо, которое будет вращаться ближе к Центру. Внутреннее кольцо сконденсируется в гигантское облако, из которого появятся новые звёзды. Затем облако газа начнёт закручиваться по спирали в объятия Чёрной дыры. Когда это «пиршество» начнётся, выброс энергии будет виден далеко за пределами нашей Галактики. Наша невидимая Чёрная дыра превратится в яростный Квазар с джетами протяжённостью на десятки тысяч световых лет.

Если наша Галактика сможет пережить «пиршество» своей Чёрной дыры, то она вряд ли сможет пережить угрозу, ожидающую её впоследствии: угрозу ГАЛАКТИЧЕСКОГО КАННИБАЛИЗМА. У нас есть соседи, и мы движемся навстречу друг другу.

Конец нашей Галактики надвигается уже сейчас: наш гигантский сосед, Туманность Андромеды, движется в нашем направлении.

Зная измерения галактик, траектории их полёта и законы тяготения, учёные могут предсказать, как будет разворачиваться «битва Титанов».

Сначала Галактики начнут вращаться и переплетаться, разрывая друг друга на части, постепенно теряя свои привычные формы. Звёзды начнут вязнуть и двигаться по пути, только что сформированному новым Центром, и становиться «пищей» этого чудовища. Столкновение отправит в космическое пространство вихрь из звёзд и газа. Некоторые из них полетят к переполненному центру образованной вновь Галактики, порождая ещё более крупные взрывы.

В ходе этой суматохи наша маленькая Солнечная система будет либо запущена в космическую бездну, либо попадёт в гравитационную ловушку Чёрной дыры.

В процессе слияния произойдёт очень крупный взрыв, и все газы устремятся в центр Галактики. Помимо того, что две Чёрные дыры сольются воедино, они также поглотят много газа. Чёрная дыра нашего Млечного Пути спровоцирует выброс такого огромного количества энергии, что весь газ вокруг неё будет унесён сильным космическим ветром. И это будет очень-очень сильная утечка, не сравнимая ни с чем. Это будет катастрофа огромных масштабов. Млечный Путь будет уничтожен.

Наша Чёрная дыра сольётся с Чёрной дырой Туманности Андромеды. Если звёзды галактик могут появляться и исчезать, то сверхтяжёлые Чёрные дыры становятся только ещё больше и массивнее.

Пока наш монстр спокойно отдыхает. Но как долго ждать, когда он снова проснётся?

Млечный путь. Катастрофы не избежать. Смотрите:

Статьи по теме: