Ядра галактик и радиогалактики
Одной из интереснейших проблем современной астрономии, возникшей буквально в последние годы, является изучение плотных образований, расположенных в центральных частях многих галактик, так называемых галактических ядер. Они служат центрами обращения звезд, но этим, как теперь становится ясно, их значение далеко не исчерпывается. Все говорит о том, что ядра галактик играют не только чисто механическую, но и немаловажную физическую роль. Наблюдения, в частности, показывают, что с ядрами многих галактик связаны спиральные «рукава», состоящие из звезд и межзвездного газа.
Более того, было обнаружено, что ядра некоторых галактик выбрасывают вещество. Эти выбросы настолько мощны, что часто имеют форму прямолинейных струй, внутри которых были найдены самостоятельные звездные системы небольших размеров. При этом количество выброшенного вещества иногда достигает нескольких миллионов солнечных масс.
Советским астрономам удалось обнаружить несколько случаев выброса вещества из центральной часта крупных галактик, имеющих сферическую форму. Оказалось, что в конце таких струп располагаются одна-две небольшие галактики, отличающиеся от обычных голубым цветом.
Впоследствии «голубые галактики» были найдены в окрестностях многих других сферических галактик, и хотя в этих случаях струй, исходящих из ядер, обнаружить не удалось, представляется весьма вероятным, что и такие объекты возникли в результате выброса вещества из ядер «материнских» галактик.
Нет сомнений в том, что галактические ядра играют чрезвычайно важную роль в эволюции звездных систем и их составных частей. Не исключена возможность, что они являются своеобразными центрами формирования космических тел. Вероятно, здесь происходит, и притом в грандиозных масштабах, переход материи из одной формы в другую. По подобные переходы должны сопровождаться преобразованиями колоссальных количеств энергии. Поэтому можно предположить, что галактические ядра являются могучими аккумуляторами энергии, способными выделять ее при определенных условиях.
Весьма вероятно, что мы столкнулись здесь с неизвестным видом энергии, изучение которого в дальнейшем сможет пролить свет на «скрытые пружины» многих космических процессов.
В пользу предположения о том, что физические явления, происходящие в галактических ядрах, сопровождаются выделением больших количеств энергии, свидетельствуют работы последних лет по исследованию так называемых радиогалактик.
В последние десятилетия было установлено, что многие космические объекты являются источниками радиоволн.
Такими естественными радиостанциями служат планеты солнечной системы, газовые туманности, атмосферы звезд, а также многие галактики. Одним из источников радиоизлучения является и наша Галактика. Ио мощность этого источника не идет ни в какое сравнение г ее световым излучением, которое приблизительно и миллион раз мощнее.
Однако в 1951 г. в созвездии Лебедя, в том месте, где находится одна из самых мощных естественных космических «радиостанций», была обнаружена галактика, точнее, две галактики, тесно «прижавшиеся» друг к другу.
Поток радиоволн, идущий от этой «пары», примерно в шесть раз сильнее светового. Об удивительной силе этого радиоисточника говорит то, что хотя он находится от нас на огромном расстоянии, около 600 млн. световых лет, его радиоизлучение, принимаемое на Земле, имеет такую же мощность, как и радиоизлучение спокойного Солнца. А ведь расстояние до Солнца составляет всего около восьми световых минут! Впоследствии было обнаружено большое число и других «радиогалактик», но галактика в Лебеде до сих пор является своеобразным рекордсменом. Лишь немногие звездные острова могут сравниться с ней по своей «радиосветимости», а подавляющее большинство примерно в тысячу раз слабее.
Тщательное сравнение радиогалактик с обычными показало, что по строению и оптическим свойствам они не представляют собой ничего исключительного. Для любой радиогалактики можно найти похожую на нее «нормальную» галактику, которая отличается только отсутствием радиоизлучения. Это наводит на мысль, что способность излучения мощных потоков радиоволн возникает лишь па некотором этапе эволюции галактик определенного типа, а может быть, подобная стадия в «жизни» галактики повторяется несколько раз.
В 1950 г. была выдвинута любопытная гипотеза, которую в дальнейшем развили в своих работах советские ученые В. Л. Гинзбург, Г. Г. Гетманцев и И. С. Шкловский. Согласно этой гипотезе источником космического радиоизлучения являются «быстрые» электроны, движущиеся в межзвездных магнитных полях со скоростями, близкими к скорости света. Справедливость подобного предположения была подтверждена и целым рядом астрофизических наблюдений.
Теория указывает, что подобное излучение, должно быть определенным образом поляризовано. Действительно, радиоастрономические наблюдения подтверждают, что соответствующая поляризация радиоизлучения действительно имеет место.
Более того, еще в 1953 г. П. С. Шкловский высказал предположение, что свечение радиогалактик в видимом диапазоне электромагнитных волн также имеет синхротронную природу. Дело с том, что механизм синхротронного излучения способен порождать не только радио-, но и оптические частоты. Справедливость гипотезы Шкловского была бы подтверждена, если бы удалось показать, что оптическое излучение радиогалактик также поляризовано. В настоящее время благодаря ряду наблюдений тот факт можно считать доказанным. Таким образом, природа излучения радиогалактик в настоящее время не вызывает сомнений.
Расчеты показывают, что суммарная энергия релятивистских частиц, порождающих радиоизлучение галактик, может достигать колоссальной величины. Так, например, для радиогалактики в созвездии Лебедь эта энергия в десятки раз больше, чем энергия притяжения всех составляющих ее звезд, и в сотни раз больше, чем кинетическая энергия, ее вращения.
Но тогда возник новый вопрос: откуда и при каких обстоятельствах в галактике может появиться огромное количество быстрых частиц и возникнуть достаточно мощные магнитные поля? Открытие двойной радиогалактики в Лебеде породило на первых порах гипотезу о столкнувшихся звездных островах. Было выдвинуто предположение, что в результате подобной катастрофы, длящейся десятки миллионов лет, в районе столкновения могут возникнуть физические процессы, сопровождающиеся мощным радиоизлучением.
Одним из первых эту гипотезу подверг критике В. А. Амбарцумян. Он высказал интересную мысль о том, что в созвездии Лебедь и в других радиогалактиках мы наблюдаем не столкновение двух случайных галактик, а рождение этих звездных систем путем деления галактик или их ядер или картину образования новой галактики из материи, выброшенной ядром «материнского» звездного острова. Подобная точка зрения подтверждается тем обстоятельством, что среди радиогалактик встречаются не только двойные, но и Одиночные звездные системы. Это означает, что быстрые частицы рождаются в самой галактике в результате каких-то внутренних процессов. Но каких именно?
В 1959 г. И. С. Шкловский предложил гипотезу, согласно которой источником быстрых частиц в галактике могут служить вспышки так называемых сверхновых звезд. Известно, что подобные вспышки действительно порождают мощные потоки радиоволн. Однако подсчеты показали, что для того, чтобы обеспечить наблюдаемую мощность излучения гигантских радногалактик, потребовалось бы несколько десятков тысяч вспышек сверхновых звезд ежегодно. Между тем в нормальных галактиках происходит в среднем одна вспышка сверхповой звезды за несколько сотен лет.
Тогда Шкловский предположил, что ядра галактик при известных условиях могут «вбирать» в себя горячий разреженный газ, заполняющий межгалактическое пространство. При этом должно освобождаться большое количество энергии, которое может вызвать ускорение заряженных частиц. Остроумное обобщение этих двух гипотез было предложено известными астрофизиками англичанином Ф. Хойлом и американцем В. Фаулером.
|
|
Читайте в рубрике «Галактики Вселенной»: |