Радиогалактика Лебедь А удалена от Земли на ~700 млн. св. лет. На фотографии, полученной с помощью оптического телескопа, обнаружены две галактики, входящие одна в другую. Их центральные области сильно искажены, смяты чудовищной силой. Звезды таких галактик остаются без изменения, но их движение под влиянием взаимного притяжения сильно искажается. Столкновение газопылевых облаков галактик изменяет форму, при этом температура в них достигнет 100 млн. кельвинов. Межзвездная пыль и газ взаимопроникающих галактик при столкновении начинает светиться. Изменяются и рушатся и магнитные поля, что приводит к испусканию электромагнитного излучения, которое через многие сотни миллионов световых лет достигает Земли. Размеры столкнувшихся галактик составляют миллионы световых лет, а расстояние между центрами столкнувшихся галактик составляют около ~3000 св. лет. Сгустки радиоизлучения Лебедя А обнаружены в двух точках, разнесенных на ~120000 св. лет. Такой радиодуплет обнаруживает две струи суперрелятивистских частиц, выброшенными взорвавшейся миллионны лет назад "материнской" галактикой. По закону сохранения вектора импульса эти струи должны удаляться от центра в противоположных направлениях. В такой струе уносится, и часть магнитного поля галактики и возникает синхротронное излучение. Особенно мощным оно будет на самом конце струи, где магнитные силовые линии сильно сжаты. И то, что мы принимаем за два отдельных радиоисточника, в действительности представляет собой лишь электронное неистовство на концах чудовищных газовых струй.
Другой пример. В галактике Центавр А, расположенной ближе к Земле, наблюдается такая же картина, а радиоисточники разделены расстоянием в ~650000 св. лет. Можно предположить, что галактики Лебедь А и Центавр А - одинаковые по типу космические объекты, находящиеся на разных стадиях эволюции. Хаотическое движение газопылевых облаков, содержащих заряженные частицы, приводит к тому, что магнитные поля отдельных облаков, накладываясь, друг на друга, они усилят общее магнитное поле галактики. Магнитные силовые линии направлены вдоль экваториальной плоскости галактик. Преимущественно в этом же направлении вытягиваются и волокна газовых туманностей. Возможно, что спиралеобразная форма нашей Галактики "Млечный Путь" тоже вызвана действием магнитного поля. В 1964 г. самым удаленным квазаром считался 3С147. Его скорость убегания составляет 40% скорости света. Но открытый квазар 3С9 удаляется со скоростью ~240000 км/с, что составляет 80% скорости света, т.е. свет от него вышел через ~(2-3) млрд. лет после возникновения Вселенной. Обнаружены голубые звездные объекты (ГЗО). Некоторые из них, например ГЗО-1 удаляется со скоростью ~200000 км/с. Считается, что численность ГЗО больше, чем квазаров, в 500 раз. Они многочисленны и так далеко удалены от нас, что позволят определить такие эффекты, как кривизна пространства, и замедляется ли расширение Вселенной.
Наблюдения показали, что в том месте Млечного Пути, где мы видим теперь эллиптическую галактику, ~1,5 млн. лет назад произошел грандиозный взрыв, в результате которого высвободилась колоссальная энергия, и возникли частицы высоких энергий - космические лучи.
В радиогалактике М87 электроны (синхротронное излучение) несут энергию ~10000 ГэВ. Такие сверхбыстрые частицы способны прорваться сквозь преграды магнитного поля радиогалактики и унестись в космическое пространство.
Следовательно, источниками энергий синхротронного излучения (космических лучей) являются взрывы галактических ядер.
В семидесятых годах двадцатого века астрономами обнаружена группа галактик, видимых в оптическом диапазоне, сгруппировавшихся вокруг спиральной галактики М81, находящейся от Земли на расстоянии ~2300 кпк (~10 млн. св. лет), и удаляющейся от нас со скоростью ~187 км/с.
М81 меньше по размерам нашей Галактики, но имеет наклон по отношению к Земле, поэтому ее спиралевидное строение видно отчетливо.
Долгое время с М81 отождествляли слабый радиоисточник 3С231.
Однако с помощью современных приборов удалось показать, что радиоисточник совпадает не с М81, а с другой галактикой М82, имеющей необычную форму. Она повернута к нам ребром и имеет вид клочковатого, туманного облака, т.е. галактика неправильной формы, которая удаляется от нас со скоростью ~74 км/с. М81 и М82 соседи.
Следовательно, они удаляются одна от другой со скоростью ~113 км/с. Значит много миллионов лет назад, (а может и миллиардов лет назад) М81 и М82 возникли одновременно из какой-то протогалактической материи.
На фотографиях видно, что внутри М82 нельзя различить ни одной отдельной звезды. Удавалось разрешить на звезды и более удаленные галактики.
Но на фотографиях удалось увидеть пересекающие эту веретенообразную галактику исполинские газопылевые полосы и волокнистые сгущения на их концах. При фотографировании М82 в красном свете и с помощью интерференционного фильтра (снимали в свете с длиной волны, которая строго соответствует a-линии водорода) выявились неожиданные особенности.
Вместо слабых волокон проявились исполинские водородные "крылья", простирающиеся по обе стороны галактики на ~14000 св. лет. Их скорость разлета ~1000 км/с.
Северная сторона М82 ближе к Земле, чем южная, т.е. вещество действительно разлетается от центра галактики.
Расчеты показали, что взрыв ядра галактики произошел ~1,5 млн. лет назад. Поэтому мы видим сейчас следы взрыва, который потряс галактику ~11,5 млн. лет назад. Какой вид имеет в настоящее время галактика М82 можно только догадываться.
Количество разлетевшегося вещества составляет ~10 63 протонов и электронов и для их разгона требуется энергия ~10 55 эрг. Сейчас М82 не обнаруживает пока двух раздельных радиоисточников, но они могут появиться на более поздних стадиях эволюции галактики.
Следовательно, галактические волокна еще не превратились в газовые струи с электронными "бомбами" на концах.
Возможно, что сверхзвезды или квазары - это лишь начальная ступень эволюции радиогалактик.
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.
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.
Скорости движения во Вселенной . Определение: То к – течение – синфазное движение всех частей движущегося объема среды. Волна обусловлена противофазным последовательным движением (эндотечением ) соседних составляющих среду объемов (за счет упругости среды) движущегося (или покоящегося) объема. Отсюда следует, что ток всегда медленнее волны в этой среде. В теоретическом пределе, то есть для микрообъемов и коротких волн («эндотечение», смотри выше), скорость тока может приближаться к скорости волны.
Соответственно эфирный
ток v
э,
в том числе и гравитационная фильтрация (смотри Тяготение - не притяение
), всегда медленнее волнового
движения эфира, скорость
которого v
э.в.
является максимально возможной скоростью во Вселенной. Максимальной волновой скоростью во Вселенной является скорость света v
с
(Тайны скорости света
смотри).
Скорость тока эфира может быть также велика. Так метеор, перемещаемый к Земле током эфира, летит со скоростью в несколько десятков километров в секунду. Если бы около Земли v э была мала, то метеор, имея v = v э в Космосе, далее (чем ближе к Земле) все более тормозился бы эфиром и плавно сел. (Да и человек, споткнувшись, не падал бы так стремительно).
Рост давления в галактике и звезде . При образовании вихрей из эфирного тока (течения) из непрерывности эфира (Пространство непрерывно смотри) вытекает, что скорость тока растёт к центральной области вихря и тем больше, чем больше растёт кривизна вихря. Из Замыкание Вселенной следует, что самая бо́льшая скорость в вихре − галактике (звезде) будет в его центральной части. Из "Замыкание Вселенной" следует также, что в центральной части вращающейся галактики (звезды) фильтрация отсутствует. Следовательно, сжата центральная зона не наружным фильтрационным давлением (Тяготением, как считается), а собственным внутренним упругим давлением за счет подклин ивания наматывающихся струй (смотри рисунок в "Замыкание Вселенной") макровихря вращением с максимальной скоростью эфира в галактике . Аналогично и в звезде. Соответственно для звезды в галактике через ядро звезды к ядру галактики также фильтрации не будет, но будет втекание эфира в ядро звезды и её гравитационное движение за счёт обтекания торообразного ядра звезды (смотри Звёзды и галактики ) потоком вязкого эфира, движущегося к ядру галактики.*
Из подклин ивания (смотри рисунок в "Замыкание Вселенной" ) каждого наматывающегося упругого слоя эфира следует, что давление внутри центральной зоны растет путем суммирования давления каждого слоя. Здесь частота вибрации эфира (смотри Свойства космического эфира ) увеличивается – увеличивается (смотри Давление ) внутреннее давление**(рис. 5).
Рис. 5. Эпюра распределения давления по глубине ядра галактики (звезды):
R – радиус ядра; V– направление течения эфира; Р – ордината эпюры.
С начала фазы наматывания эфира слоями в центральной области вихря -- ядре прежнее потенциальное движение выравнивания плотности эфира ρ i изменяется на новое движение – накапливание эфира с увеличенной во много крат плотностью ρ ядр. , по сравнению с ρ тм тех мест с увеличенной плотнстью, откуда эфир потёк в место будущей галактики (звезды). Подтверждением того, что эфир здесь уплотняется больше , чем была плотность тех мест, откуда эфир потек, является его последующее разуплотнение, то есть колебания , которые являются фундаментальным свойством Вселенной (смотри Колебательность движений ). Иначе этих колебаний не возникнет.
Таким образом, внутри ядра накапливается эфир, находящийся в сжатом (напряженном) состоянии. Изнутри наружу в нём действует суммарное давление слоёв вибрирующего упругого эфира. Снаружи внутрь этому давлению противодействует устойчивость вихревого движения ("Звёзды и галактики" смотри ) – упругость орбит.
Механизм возникновения взрыва. При втекании в вихрь эфира, движение эфира к ядру вихря по мере выравнивания ρ в околовихревой области замедляется . При идеальном отсутствии тел, например, в галактике - звёзд, в звёздной системе - планет, происходит плавное замедление вращения. Меж струйная вязкость здесь не проявляется, так как эфир активен в течении (смотри Виды галактик ). Затем это движение останавливается. И далее так как плотность эфира в наружном пульсирующем слое ядра больше, чем плотность периферической зоны эфира за пределами ядра, то начинается фаза выравнивания плотностей эфира этих зон: эфир начинает плавно разматываться с ядра. В этих условиях эфир путем нового колебания приходит к своему основному состоянию – материнскому эфиру без образования тел.
Реально происходит иначе. Эфирный вихрь в центральной его части наматывается на себя, а значит, становится больше в диаметре и растет до тех пор, когда давление изнутри достигнет значений внешнего давления (смотри выше абзац: «Таким образом...»). После чего вихрь частично или полностью разрушается взрывом. При частичном разрушении сбрасывается внешняя часть вихря - оболочка ядра или части этой оболочки. При этом таких частей чаще всего будет множество по поверхности звезды. Причиной этого является неодинаковость звезды по её поверхности, смотри Свойства Пространства. Наличие множества таких местных взрывов исключает их катастрофичность для окружающего Пространства. Поверхность звезды своими разными участками будет как бы дышать за счёт местных сбросов давления. При полном разрушении - разрушается весь вихрь. Особенно мощный взрыв будет при возникновении быстрого торможения вращения макровихря *** . Это будет за счет примыкания к центральной части галактики (звезды) большого тела или скопления тел. Это быстрое торможение вызовет быстрое исчезновение вихревого подклинивания, удерживающего центральную часть макровихря в сжатом состоянии (смотри выше) – сжатие реализуется во взрыв галактики (звезды).
Перед взрывом материя текла в одно рассматриваемое место – ядро галактики (звезды). После взрыва распределение плотности ρ эфира стало совсем иным . В частности эфир теперь может течь ко многим центрам (звёздам, планетам, телам). В этом случае из одного большого вихря образуется много мелких . Эти мелкие упорядочиваются вокруг существенно большего и возникает новая галактика (звезда).
Может быть и иная ситуация. Взрыв разбрасывает в эфирном Пространстве периферийную зону и части центрального ядра галактики (звезды) во все стороны (с их прямым и обратным вращением). В месте бывшего ядра за счет Инерции частей ядра (смотри Сущность Инерции ) образуется зона разрежения эфира (ρ мало). Тогда последует выравнивание ρ н н аружной зоны с ρ в в нутренней – опять поток эфира в место разрежения – образование новой галактики (звезды) в близком к прежнему месте.
Следствие. Те галактики, которые не спиральны, не эллиптичны и не шаровые, находятся в фазе разлетания во взрыве (негравитационной фазе, смотри выше "Тяготение - не притяжение) или в начале следующей за ней (смотри два предыдущих абзаца) фазы образования новой галактики.
* Из изложенного видно, что одно крайнее (в колебании) состояние эфира – чистый эфир (материнский), второе – сжатый в ядре звезды (галактики) самоуплотненный вихрь. Отсюда следует, что все известные частицы (тела) представляют собой свободные и сцепленные микровихри и образовались они снаружи ядра в фазе уплотнения эфира. При обратном колебании эфира (смотри выше "Свойства космического эфира" ) они будут разбросаны по чистому эфиру с вращением в прямую и обратную основному вращению стороны.
** Вибрация эфира остается, а колебания частиц , движущихся в основном потоке эфира, исчезают, так как сами частицы исчезают (смотри Меньший вихрь гасится )
*** Аналогией является разрыв точильного наждака в результате его заклинивания обтачиваемым предметом, например, неумело зачищаемой для вулканизации автомобильной камерой.
Теория столкновения галактик прожила веселую, по короткую жизнь. Прежде всего астрономов начал мучить вопрос об энергии.
Обычные галактики вроде нашей испускают в форме радиоволн примерно 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (десять тысяч триллионов триллионов) киловатт энергии. Это равно мощности приблизительно тысячи отдельных радиоисточников вроде Кассиопеи А.
Это утешительный факт. Вполне логично объяснить микрорадноволновое излучение обычной галактики тем, что она содержит несколько тысяч остатков Сверхновых. Такая цифра, безусловно, не чрезмерно велика Микрорадиоволновое излучение обычной галактики составляет лишь миллионного долю энергии, излучаемой ею в виде света, и это тоже не вызывает особого недоумения.
Однако даже самая слабая из радиогалактик излучает в пространство в виде микрорадиоволн в 100 раз больше энергии, чем обычная галактика. Микрорадиоволновое излучение Лебедя А в миллион раз мощнее микрорадиовонового излучения обычной галактики. Собственно говоря, Лебедь А излучает в форме микрорадиоволн примерно столько же энергии, сколько и в виде света.
Картина начинала выглядеть загадочно, и чем больше над этим думали, тем труднее было объяснить такую интенсивность микрорадиоволнового излучения. Выяснилось, например, что энергия микрорадиоволнового излучения Лебедя А примерно равна всей энергии движения предположительно сталкивающихся галактик. Казалось невероятным, чтобы энергия столкновения целиком перешла в микрорадиоволиы. Ведь тогда вся масса одной галактики должна была бы стать неподвижной по отношению к другой, а как это могло произойти? Путем столкновения десяти миллиардов звезд? Невозможно! Но даже если бы такое столкновение произошло, каким образом вся его энергия могла преобразоваться в микрорадиоволны? Ведь значительная ее часть могла бы изучаться в других диапазонах спектра.
Кроме того, к концу 50-х годов стала все больше распространяться теория, что микрорадиоволновое излучение различных радиоисточников создается синхротронным излучением электронов высокой энергии, движущихся в сильном магнитном поле. А это означало, что кинетическая энергия столкновения должна переходить не прямо в микрорадиоволиы, а в электроны высокой энергии, которые затем должны быть захвачены магнитным полем. Однако невозможно было предложить правдоподобною механизма такого превращения кинетической энергии в электроны высокой энергии.
Результаты наблюдений также противоречили теории сталкивающихся галактик. Чем больше радиоисточников отождествлялось с отдельными галактиками, тем труднее становилось истолковывать видимые детали этих галактик как признаки столкновения. Да, конечно, микрорадиоволновое излучение некоторых «странных» галактик представлялось необычным, но в их внешнем облике не было ничего странного. Они казались самыми обыкновенными галактиками, ведущими одинокую жизнь и не обнаруживающими признаков какого-либо столкновения, и все же они были мощнейшими источниками микрорадиоволн.
И постепенно начала возникать новая точка зрения. Может быть, это вовсе не столкновение двух галактик, а взрыв одной галактики?
Рис. Источники радиоизлучения в других галактиках.
Возьмем, например, галактику NGC 1068. Это слабая радиогалактика, микрорадиоволновое излучение которой превышает излучение обычной галактики только в 100 раз. Однако это излучение, по-видимому, все целиком поступает из маленького участка в самом ее центре. Столкновение галактик, содержащих облака пыли, должно было бы вызвать излучение в гораздо большем объеме пространства и уж, во всяком случае, не в центре, где нет пыли. С другой стороны, взрыв должен был бы произойти именно в центре, где звезды наиболее скучены и где легко может произойти катастрофа, захватывающая большое число звезд в относительно короткое время. Если это так, то мы, возможно, наблюдаем в NGC 1068 самое начало подобной катастрофы. Излучение микрорадиоволн все еще сосредоточено в начинающем взрываться центре и все еще невелико.
Следующая стадия того же процесса, возможно, представлена галактикой NGC4486, которая более известна как М 87 по своему номеру в каталоге Мессье. В ее центре также имеется мощный источник микрорадиоволн, но, кроме того, источником микрорадиоволнового излучения, хотя и более слабым, является ореол вокруг ее центра — ореол, заполняющий почти весь ее видимый диск. Это выглядит так, словно бешеная ярость центрального взрыва уже распространилась на десятки тысяч световых лет во всех направлениях и М 87 испускает микроволны в 100 раз интенсивнее, чем NGC 1068. Но интереснее всего следующее обстоятельство внимательное изучение М 87 с помощью телескопов показало, что из ее центра вырывается светящаяся струя. Может быть, это вещество, выброшенное силой центрального взрыва в межгалактическое пространство? Свет этой струи, как доказал Бааде, поляризован. Это еще одно свидетельство в пользу теории Шкловского о синхротронном излучении как источнике излучения микрорадиоволн.
Возможно, на еще более поздней стадии главный источник излучения микрорадиоволн полностью покидает галактическое ядро и располагается по обеим его сторонам. Например, у NGC 5128, испускающей микрорадиоволны с той же интенсивностью, что и М 87, есть четыре области микрорадиоволнового излучения. Пара более интенсивных источников излучения находится по обе стороны пылевой полосы, пара более слабых и более протяженных— по обе стороны видимой части галактики. Источник микрорадиоволн разделился, и половины его разошлись к краям ядра галактики, причем какая-то его часть была выброшена в противоположных направлениях далеко за пределы ядра. А может быть, полоса пыли— это вовсе не ребро спиральной галактики, погружающейся в шаровидную, как предполагалось вначале, а результат тех процессов, которые происходили в пораженном катастрофой центре галактики? Может быть, полоса пыли — это гигантское облако распавшегося звездного вещества, которое случайно было выброшено в нашу сторону?
NGC5128 находится относительно недалеко от нас (всего в 15 миллионах световых лет), и мы можем различить в ней некоторые подробности. Если бы она была намного дальше, полоса пыли и все, что ее окружает, уменьшились бы настолько, что различить можно было бы только два пятнышка света, почти соприкасающиеся друг с другом. И их можно было бы принять за две галактики, которые сближаются плоскими сторонами, точно оркестровые тарелки.
Но ведь именно такой парой галактик считался источник радиоизлучения Лебедь А. Так, может быть, там происходит то же, что и в NGC5128, а мы просто хуже видим этот радиоисточник, поскольку расстояние до него не 15 миллионов световых лет, а 700 миллионов? Если это так, то там взрыв достиг уже более поздней стадии, ибо все вещество, испускающее микрорадиоволны, выброшено за пределы ядра галактики в диаметрально противоположные стороны. То же относится и к другим галактикам, в которых радиоисточники находятся по обе стороны от ядра. Тем не менее в этих галактиках все еще сохраняются следы катастрофы, гак как их оптические спектры говорят о невероятно высоких температурах.
А на самой последней стадии, возможно, источники радиоизлучения становятся уже настолько рассеянными и слабыми, что мы не можем их обнаружить, и галактика снова (насколько позволяет судить радиоастрономия) превращается в обычную.
И все же, пока гипотеза сталкивающихся галактик медленно умирала, а гипотеза взрывающихся галактик выходила на первый план, доказательства в пользу этой последней по-прежнему опирались только на выводы относительно природы микрорадиоволнового излучения, сделанные в 50-е годы. Единственным наглядным свидетельством в пользу теории взрыва служила струя в М 87, да и это свидетельство было не совсем убедительным, поскольку струя вырывается только в одном направлении, в го время как подобные явления должны развиваться симметрично в двух противоположных направлениях.
Необходимые наглядные доказательства были получены в начале 60-х годов. В 1961 г. американский астроном Кларенс Роджер Линдс (род. в 1928 г.) пытался уточнить положение слабого радиоисточника 3С231. Участок, охватываемый размытым источником, включал ряд галактик в созвездии Большой Медведицы, самой большой и заметной из которых была М 81. Считалось, что источник этот и находится в М81. Однако, когда Линде уточнил его положение, он оказался не в М81, а в соседней галактике меньших размеров М 82.
Бесспорно, М82 — гораздо более «странная» галактика, чем М81. Полученные ранее фотографии показывали, что она необычайно богата пылью и что внутри нее невозможно различить отдельные звезды, хотя она находится от нас всего в 10 миллионах световых лет. Кроме того, выше и ниже ее можно было заметить слабые при знаки газовых или пылевых волокон.
Как только М82 была признана источником радиоизлучения, к ее оптическим свойствам был проявлен особый интерес. Американский астроном Аллан Рекс Сендейдж (род в 1926 г) сфотографировал ее с помощью 200-дюймовою телескопа, используя специальный красный фильтр, преимущественно пропускающий излучение горячего водорода. Он рассуждал так: если в центре этой галактики происходит какой-то процесс, связанный с выбросом вещества, то вещество это будет в основном водородом, а увидеть его будет легче, если исключить свет других источников
Он оказался прав. Было совершенно ясно видно, что в галактике М 82 происходит гигантский взрыв. На фотографии с трехчасовой выдержкой получились струи водорода длиной до тысячи световых лет, вырывающиеся из ядра галактики. Общая масса выбрасываемого водорода была эквивалентна по меньшей мере массе 5 000 000 средних звезд. Судя по скорости движения этих струй и по расстоянию, которое они уже прошли, взрыв, каким он виден сейчас с Земли, продолжается уже 1 500 000 лет. По-видимому, он еще находится на ранней стадии и не успел перейти в более позднюю, когда появляется двойной источник по обе стороны галактики.
Свет М82 поляризован, и характер его поляризации показывает, что эта галактика обладает сильным магнитным полем. Вновь подтверждается теория синхротронного излучения. (В 1965 г. было обнаружено, что синхротронное излучение приходит и из ореола вокруг М81 возможно, это ответная реакция на поток энергии, приходящий от ее взрывающейся соседки)
Может быть, взрывы галактик — это сравнительно обычное явление, может быть, через эту стадию проходят многие галактики, как многие звезды проходят через стацию Сверхновой? Прошла ли через нее наша собственная Галактика? Взрывалось ли ядро нашей Галактики? Если да, то взрыв этот не мог быть ни очень большим, ни очень недавним, так как по бокам нашей Галактики нет никаких признаков сильных радиоисточников. Однако из центра на окраины Галактики непрерывно течет водород. Что это — процесс, обычный для всех галактик, или последние угасающие отголоски взрыва, случившегося миллиарды лет назад?
