Файл: Шама Д.В. Современная космология.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

92 ГЛАВА 4

случаях повторяется через характерное время, равное, если судить по источнику Центавр А, вероятно, 107 лет.

Это, по-видимому, главная физическая проблема, ко­ торая стоит сейчас перед астрофизиками. В предлагае­ мых решениях нет недостатка. Трудность заключается в том, что все они неизбежно сложны, и любое из них очень нелегко подвергнуть строгому анализу. Поэтому затруднительно с определенностью указать, какие из предложенных моделей можно было бы отбросить. Большинство из них можно видоизменить, и притом вполне разумным образом, чтобы удовлетворить всему

разнообразию

наблюдаемых

фактов.

По

этой

причине

мы

ограничимся только тем,

что

перечислим некоторые

из

них:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Аннигиляция вещества

и

антивещества.

 

 

2. Катастрофический гравитационный коллапс, кото­

рый затем

сменяется

расширением

в ходе

которого,

возможно,

происходят

некоторые ядерные

реакции).

 

3. Частые

столкновения в тесных

ансамблях

звезд.

4.Цепная реакция взрывов сверхновых.

5.Гидромагнитно-гравитационная неустойчивость (ва­ риант, отличающийся грандиозными масштабами от

процесса, который

предложен для

объяснения

солнеч­

ных

вспышек).

 

 

 

 

 

6.

Неустойчивости,

связанные с

быстрым вращением

сильно намагниченных

тел

(аналогично модели

пуль­

сара в виде вращающейся нейтронной звезды) .

 

Вероятно, для

решения

этой

увлекательной

проб­

лемы нужны не гениальные догадки, а медленное на­ копление знаний, за которым должно последовать вни­

мательное изучение всех альтернатив.

Можно надеять­

ся, что таким внешне малоэффектным

способом будет

в конце концов понято одно из самых грандиозных явле­ ний природы.


Г Л А В А 5

К В А З А Р Ы

Введение

Одно из неудобств в астрономии состоит в том, что часто классу объектов еще до того, как станет понятна их природа, дается описательное название. Вполне есте­ ственно, что такое название нередко вводит в заблужде ­

ние и иногда может

стать реальным барьером для ясного

понимания

явления.

Называйте

объект

«радиозвездой»

в течение достаточно

длительного времени (как это было

па заре радиоастрономии), и будет трудно

вспомнить,что

з го может

быть вовсе и не звезда

в обычном смысле этого

слова (большинство

источников

в радиокаталогах в дей­

ствительности являются радиогалактиками) . Подобный семантический недостаток до некоторой степени присущ и названию объектов, которым посвящена эта глава. Сна­ чала их называли квазизвездными объектами или сокра­ щенно квазарами (против последнего названия особенно возражали калифорнийские астрономы, но оно стало общепринятым) . Затем Сэндедж открыл объекты, кото­ рые он назвал квазизвездными галактиками (их назы­ вали т а к ж е радиоспокойными квазарами, голубыми зве­ здообразными объектами, «ннтерлоперами»). Мы увидим далее, что их свойства аналогичны свойствам квазаров во всех отношениях, за исключением относительно сла­ бого радиоизлучения. Следуя Б е р б и д ж а м , мы будем по­ этому для обоих типов источников использовать название квазизвездные объекты или квазары . Оно тоже предпо­ лагает более тесную связь с настоящими звездами, чем есть на самом деле, но, по-видимому, не стоит придумы­ вать совершенно новое название.

 

 

 

КВАЗАРЫ 95

выполненным главным образом

в Д ж о д р е л л

Бэн.к, стали

известны

угловые диаметры

самых ярких

источников

каталога

ЗС. Некоторые из них оказались

чрезвычайно

маленькими и представляли поэтому особый интерес. Позднее выяснилось, что это было до некоторой степени случайностью, приблизившей открытие квазаров, так как многие из них в действительности имеют значительные угловые размеры в радиодиапазоне. Как бы то ни было,

 

1

,

I

У I і \ I ->-^' У I

I I \ І

I

I

I 1 T S J

1

 

3000

 

 

W00

5000

 

 

BODO

 

7000

 

 

 

 

 

Длина волны, А

 

 

 

 

Рис.

42.

Спектральные характеристики фильтров U, В и

V и глаза.

в

1960

г. тот факт, что источники

З С 4 8 ,

ЗС286,

ЗС 196

и

ЗС 147

имеют

необычайно

малые

угловые

размеры,

считался

весьма

знаменательным.

В

сентябре

того ж е

года Сэндедж сфотографировал на 5-метровом телескопе области неба вблизи первых трех источников. Мэттыоз, изучив эти фотографии, установил, что во всех трех случаях в пределы прямоугольника ошибок попадает только один объект, который по внешнему виду казался звездой (рис. 41). В октябре Сэндедж получил спектр

ифотоэлектрические цвета звезды, расположенной

вблизи ЗС 48. Он доложил свои результаты на декабрь­ ском съезде Американского астрономического общества, однако подробное сообщение об этой работе не было опубликовано вплоть до 1963 г.


96 ГЛАВА 5

Оптический спектр З С 4 8 был очень необычным. Он состоял из широких эмиссионных линий, которые в то

время не

смогли

отождествить. Д о

некоторой

степени

необычным

оказался т а к ж е и

цвет

ЗС 48, хотя

он

и

не

был уникальным, — такие

ж е

цвета

имеют

белые

кар­

лики, бывшие новые и неправильные переменные типа U

Близнецов. Цвет

объекта

получают,-

измеряя

его

блеск

в трех различных областях длин волн U, В

и

V

(U

ультрафиолетовый, В— голубой, V—видимый).

 

Эти

об­

ласти выделяются при помощи фильтров с подходящими спектральными характеристиками (рис. 42). Если интен­

сивности U,

В

и V измерены в логарифмической ш к а л е

в звездных

величинах,

то цвета можно представить в

виде разностей

U — Б

и В — V, которые дают отношение

интенсивностей. На рис. 43, а показаны цвета звезд глав­

ной последовательности. По

осям

отложены

величины

U — В и В — V. В отличие от

звезд

главной

последова­

тельности белые карлики, бывшие новые и неправильные переменные занимают другую область этой диаграммы (рис. 43,6). Физическая причина такого различия за­ ключается в том, что звезды главной последовательности холоднее других звезд, поэтому водород в их внешних слоях находится в невозбужденном состоянии и может поглощать некоторую долю ультрафиолетового излуче­ ния, идущего от внутренних частей. В более горячих звездах в большинстве атомов водорода электроны воз­ буждены на энергетические уровни гораздо выше основ­ ного и поэтому поглощают очень мало ультрафиолето­ вого излучения. Обычно говорят, что звезды, попа­ дающие на двухцветной диаграмме в область белых карликов, имеют ультрафиолетовый избыток, хотя логич­ ней было бы сказать, что звезды главной последователь­ ности имеют дефицит ультрафиолетового излучения.

Поскольку З С 4 8 на двухцветной диаграмме лежит очень близко к области белых карликов, можно заклю ­ чить, что его поверхность горячая и к тому ж е очень маленькая . Настоящую загадку представлял его эмис­ сионный спектр (рис. 44), линии которого не могли отождествить. В конце декабря 1962 г. была предпри­ нята попытка объяснить этот спектр аномально высоким возбуждением, которое порождает неизвестные линии.


J

I

I

I

I

L

- Д 4 -0,2

0

0,2

Ofi

0,6

0,8

 

 

B-V

 

 

 

 

 

a

 

 

 

I

I

I

I

1

I-

I

I

-0.4

-0,1

0

0,1

Ob

0,6

0,S

w

 

 

 

B-V

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

Рис. 43. a — двухцветная диаграмма для звезд главной последо­ вательности, б — двухцветная диаграмма для белых карликов,

бывших новых и неправильных переменных, которая показывает, что для этих звезд характерен ультрафиолетовый избыток цвета по сравнению со звездами главной последовательности. Квазары имеют такой же ультрафиолетовый избыток цвета.

4 Зак. 595

К В А З А Р Ы

99

меньше \" . Столь замечательным достижением мы обя­

заны Хазарду, Маккею и Шимминсу.

Они использовали

Паркский телескоп для наблюдения

покрытия З С 2 7 3

Луной. По счастливой случайности в 1962 г. в Парксе можно было наблюдать три покрытия З С 2 7 3 Луной. По­ скольку положение лунного края известно для любого момента времени с очень высокой точностью, тщательно регистрируя время исчезновения и появления источника,

можно очень точно

определить его положение. Но это

В А

А + В

 

 

Імин 1 мин

-30

мин Імин

1 MÜH

Рис.

45.

Наблюдения

радиоизлучения ЗС 273 В во время покрытия

Луной 5

августа 1962

г.

 

 

еще

не все. Источник

не исчезает

и не появляется совер­

шенно внезапно — край Луны действует как дифракцион­ ный экран, и возникает дифракционная картина. На ­ блюдая ее, можно оценить размеры источника и полу­

чить кое-какую информацию

о его

структуре.

В описываемом случае

была

получена

прекрасная

дифракционная картина (рис. 45),

почти не

уступающая

тем, которыми иллюстрируются учебники оптики. Хазард,

Маккей

и Шимминс нашли, что радиоисточник состоит

из двух

компонент

А

и В, отстоящих

друг от друга на

20" (рис. 46). Меньшая

из двух компонент ЗС273В

(она

до сих пор

разрешена не полностью) совпадает по

поло­

жению

с

голубой

звездой звездной

величины

1 3 т

(рис. 46). Согласие в положениях было настолько хоро­ шим, что отождествление сразу было признано совер-- шенно надежным . Такое совпадение положений до

4*