Файл: Явления нестационарности и звездная эволюция..pdf

Характеристики нестационарных объектов незвездной природы

ник, отождествленный с оптическим объектом, считавшим­ ся неправильной переменной звездой BL Lac (Шмитт, 1968). На снимках этот объект выглядит как N-галактика, однако его спектр имеет континуум без линий — обсто­ ятельство, затрудняющее локализацию объекта в Галак­ тике или вне ее.

§ 2. Краткие сведения о квазарах

История исследований квазаров, анализ наблюдений, гипотезы и модели подробно изложены в обзорах Дж. Бербиджа и М. Бербидж (1967), Бербидж (1967), Сендиджа (1967), Шмидта (1969), Воронцова-Вельяминова (1972), Озерного (1973), к которым следует обратиться за деталями

ибольшинством литературных ссылок. Здесь мы ограни­ чимся кратким очерком наиболее принятых представлений о квазарах.

Кардинальный вопрос природы квазаров, определяю­ щий их масштабные параметры (размеры, массы, свети­ мости, энергетику), модель структуры и излучения, место

ироль во Вселенной — это происхождение их красных

342 Н ЕС ТА Ц И О Н А РН Ы Е О Б Ъ Е К Т Ы Н Е З В Е З Д Н О Й П Р И Р О Д Ы [Гл. 8

смещений. Другой важный вопрос — есть ли в них звезды? Выдвигались гипотезы: 1) «космологическая», объясняю­ щая красное смещение расширением Метагалактики, 2) «гравитационная», предполагающая, что оно вызвано гравитационным полем массивного коллапсирующего объ­ екта, 3) «доплеровская», рассматривающая красное сме­ щение как следствие разлета квазаров из центра, близкого к наблюдателю, 4) квазары выброшены наряду с радиога­ лактиками из пекулярных галактик (Арп, 1966).

Однако уже собраны факты в пользу космологической природы красных смещений квазаров: более чем в десяти случаях квазары не только проектируются на скопления галактик, но и имеют одинаковые с ними красные смеще­ ния (Бакал и др. 1971, 1973), иными словами они нахо­ дятся в этих скоплениях галактик.

При космологической природе красных смещений по ним легко находятся расстояния, абсолютные величины и другие характеристики объектов (квазаров, галактик).

Для оценок электронных концентраций и температур областей, излучающих эмиссионные линии в квазарах, используются методы, разработанные для газовых туман­ ностей. Сопоставление ряда таких исследований привело Бербиджа Дж. и Бербидж М. (1967) к выводу, что для типич­

порядок больше гравитационного радиуса объекта. Не­ ограниченное сжатие сверхзвезды остановлено вращением либо магнитной турбуленцией. Напряжение магнитного поля ядра более Юге. Ядро непрерывно и сильными взры­ вами выбрасывает потоки частиц различной энергии. В зо­ не радиусом ~ 1 0 18 см квазар окружен облаками ионизо­ ванного газа, создающими линейчатый спектр, а на рас­ стояниях — 1 0 21 см находятся облака релятивистских частиц, запертых в слабых магнитных полях — протяжен­ ные радиокомпоненты квазара.

Модель области излучения линейчатого спектра разра­ ботана Шкловским (1964). В ней большие ширины эмис­ сионных линий (2 0 — 1 0 0 А) даже после учета расширения их эффектом красного смещения создаются не доплеров­

3 тыс. км!сек, а рассеянием на свободных электронах в сфе­ рическом тонком слое большого радиуса с оптической тол­ щей электронного рассеяния менее единицы. Линии излу­ чения в спектрах квазаров принадлежат различным потен­ циалам ионизации, следовательно, области их возникно­ вения стратифицированы. Модель хорошо объяснила наб­ людаемые потоки излучения, ширины линий и оптические светимости квазаров (Бербидж и др., 1966).

Два десятка квазаров имеют линии поглощения. Бакал (1971) делит системы линий поглощения на одиночные

имультисистемные. Одиночные характеризуются линиями с тонкой структурой и ширинами — 1 0 А, небольшими отклонениями в ту или иную сторону красных смещений, измеренных по ним от измеренных по эмиссионным линиям (это связано, по-видимому, с турбулентными движениями газа возле квазара). Мультисистемные линии узки (-— 1 А)

иих красные смещения заметно меньше, чем у системы эмиссионных линий. Они, очевидно, образуются в меж­ галактической среде и при прохождении излучения ква­ заров через «мертвые» галактики.

Распределение энергии в непрерывном спектре ряда квазаров изучено сканированием с узкой полосой пропу­ скания в области 1000—7000 А. Для квазара ЗС 273 заре­ гистрировано рентгеновское излучение, смыкающееся по интенсивности с оптическим спектром, а также инфра­ красное излучение, резко повышенное по сравнению с ин­

терполируемым на основании распределения энергии в оптическом и радиоволновом диапазонах. У квазаров обнаружена небольшая оптическая поляризация (~ 1 0 %), причем в инфракрасной области она выше. Сильно опти­ чески переменные квазары обнаруживают в ряде случаев, наоборот, высокую поляризацию, характеристики которой переменны.

Массовые оценки распределения энергии по широко­ полосным фильтрам UBV дают в среднем распределение энергии по спектру, обратно пропорциональное длине волны, хотя и с большим разбросом. Мак-Кри (1966), Кардашев и Комберг (1966) обнаружили заметный ход показателей цвета U — В жВ — V с красным смещением квазаров и объяснили эту зависимость: с ростом красного смещения в полосы пропускания U, В и V приходят

344 Н Е С Т А Ц И О Н А РН Ы Е О Б Ъ Е К Т Ы Н Е З В Е З Д Н О Й П Р И Р О Д Ы 1Гл. 8

сильные эмиссионные линии, интенсивность которых со­ здает большой разброс и вместе с тем систематические из­ менения показателей цвета (Комберг, 1967, Штриттматтер и Бербидж, 1967).

Сходство радиоизлучения галактик и квазаров вели­ ко (рис. 106): степенной закон радиоспектра, поляризо­ ванное радиоизлучение. Но если у радиогалактик распре­ деление интенсивности по спектру сохраняет степен­ ной закон во всем радио­ диапазоне, у квазаров в дециметровых волнах наб­ людается повышение ин­ тенсивности, достигающее максимума в миллиметро­ вом и инфракрасном диа­ пазонах. В низкочастот­ ных участках радиоспект­ ра у квазаров наблюдают­ ся искривления спектра и максимумы, объясняемые синхротронным самопоглощением(Леру, 1961; Слыш,

1963).

По структуре протяжен­ ных радиоизлучающих об­ ластей квазары и радиогалактики бывают и одиночные,

и двойные с различными расстояниями между компонента­ ми, порядка галактических диаметров (рис. 107). Но кро­ ме этих компонент в центральных частях квазаров теперь обнаружены компактные радиоисточники, ответственные за искривление спектра на коротких волнах (Коэн, 1969). Наиболее детально изучена сложная структура ЗС 273.

Механизм непрерывного излучения протяженных ра­ диокомпонент и оптического объекта в квазаре — синхротронный; об этом свидетельствуют характер спектрального распределения радоизлучения и поляризация излучения оптически переменных квазаров, но большая плотность фотонов в квазарах благоприятна и для другого нетепло­ вого механизма излучения — обратного комптон-эффек- та, перерабатывающего радиокванты в оптические. Су­ щественна ли в действительности его роль в протяженных