Квазари

Следует отметить, что мы до сих пор не говорили подробно о квазарах, однако следует хотя бы кратко упомянуть об их основных особенностях.

Во-первых, квазары и радиогалактики, как правило, отличаются по своим радиоспектрам. Если радиогалак­тики имеют радиоопектры, хорошо объясняемые меха­низмом синхротронного излучения, то спектры ква­заров часто бывают более сложными, что затрудняет их теоретическую интерпретацию. Малые компактные ком­поненты радиоизлучения (компактные источники) в са­мых внутренних частях квазаров, как правило, демонст­рируют свойства, не укладывающие в теорию синхро­тронного излучения.

Квазары — самые мощные источники во Вселенной. При их светимостях 10⁴⁷—10⁴⁸ эрг/с они являются «мая­ками», обнаруживаемыми на огромных расстояниях. В настоящее время именно квазары определяют види­мые границы Вселенной. Достаточно сказать, что самый удаленный квазар OQ 172 имеет красное смещение z — = 3,5. При таких красных смещениях (близких к еди­нице и превышающих единицу) уже становится непри­менимой простая формула нерелятивистского эффекта Доплера. На таких больших расстояниях становится не­однозначным и само понятие расстояния.

Говорить о расстоянии можно только в рамках ка­кой-либо конкретной космологической модели. С изуче­нием удаленных квазаров связаны надежды астрономов определить тип реальной космологической модели, т. е. ответить на вопрос, какова геометрическая структура окружающего нас мира. В частности, одним из фунда­ментальных вопросов в этой проблеме является следу­ющий: кончаются ли квазары на каком-то расстоянии или они находятся еще дальше. Ясно, что только на­блюдения могут дать ответ на этот вопрос. На ряде обсерваторий, в том числе в СССР, планируются соот­ветствующие эксперименты. Можно подозревать, что слабые радиоисточники соответствуют объектам (радио­галактикам и квазарам), видимым на еще больших рас­стояниях; однако пока не проведено оптическое отожде­ствление и не получен оптический спектр объекта, го­ворить о расстоянии нельзя.

Следующая проблема, специфическая для квазаров, это линии поглощения в их спектрах. В спектрах неко­торых хорошо изученных квазаров наблюдается множе­ство (свыше 200) линий поглощения, причем эти линии в отличие от широких эмиссионных линий, возникающих в газовой оболочке вокруг ядра, являются узкими. Про­блема отождествления этих линий сама по себе доста­точно сложна; оказалось, что линии можно сгруппиро­вать в серии, каждая из которых имеет свое собственное красное смещение (и тем самым свое расстояние). Не имея возможности входить в детали, отметим, что ли­нии, как сейчас принято считать, возникают в холодных облаках газа, просвечиваемых излучением квазара. Эти облака находятся на некотором расстоянии между ква­заром и наблюдателем; расстояния можно оценить по красному смещению всей серии линии поглощения. Если разница красных смещений эмиссионных и абсорбцион­ных линий невелика, естественно думать, что поглоща­ющие облака принадлежат галактике, ядром которой является квазар. Скорость движения облаков наружу от ядра принято объяснять наличием лучевого давле­ния от мощного ядра.

Имеются дополнительные важные аргументы в поль­зу такого предположения, а именно, химический состав таких облаков. Как выяснилось, содержание химических элементов в облаках вокруг квазара соответствует та­ковому в облаках нашего Млечного Пути, определенно­му по недавним ракетным спутниковым наблюдениям (наблюдались ультрафиолетовые участки спектра, недо­ступные на земной поверхности из-за поглощения света земной атмосферы). Как отмечает И. С. Шкловский, нормальное (близкое к солнечному) содержание хими­ческих элементов в спектрах квазаров является весьма важным фактором. В модели, в которой квазары счи­таются ядрами гигантских галактик, этот факт получает естественное объяснение. Правда, отметим, что линии поглощения часто имеют красное смещение, сильно от­личающееся от красного смещения квазара. В таких случаях нужно предполагать прохождение света через газовые облака, возможно, принадлежащие галактикам, а возможно, и межгалактической среде, и находящиеся на некотором расстоянии между квазаром и Солнцем. Проблема линий поглощения в квазарах требует еще своего объяснения.

В целом, хотя было бы естественно считать квазары ядрами далеких галактик, излучение которых непосред­ственно не регистрируется ввиду очень яркого ядра (квазара), но обнаруживается косвенными методами, проблему нельзя считать решенной окончательно. В не­которых случаях туманные оболочки вокруг ядер пока­зывают не линии поглощения, вызванные звездами, а ли­нии излучения горячего газа (ЗС 48). Хотя родство ква­заров и ядер галактик весьма вероятно, в этом направ­лении нужны дальнейшие исследования.

Отметим в заключение, что квазары можно обнару­живать не только радиоастрономическими, но и оптиче­скими методами. Так, американские астрофизики П. Ос­мер и М. Смит на южноамериканской объединенной обсерватории поставили специальную программу выяв­ления далеких квазаров. Они предположили, что при больших красных смещениях (порядка 2,5—3) можно ожидать яркую водородную линию La. Эта линия имеет собственную длину волны 1216 А и из-за огромного красного смещения 2 = 3 попадает в видимый диапазон. Действительно, им удалось обнаружить свыше 50 объ­ектов с яркими линиями, последующие перенаблюдения которых с большим спектральным разрешением показа­ли, что свыше 90% этих объектов действительно явля­ются далекими квазарами. Успех такой программы вселяет надежду на то, что увлекательные загадки физики квазаров в скором времени в значительной степени по­лучат свое решение.

Подведем некоторые итоги. Изучение нестационар­ных процессов в ядрах галактик приводит к чрезвычай­но обширным и сложным проблемам, не ограниченным чисто астрофизическими рамками, а захватывающими различные области физики в целом. Сюда относятся проблемы гравитационного коллапса и проблемы физи­ки «черных дыр», новые проблемы динамики галактик, а также грандиозные явления разрушения звезд при­ливными силами ядра. Многие из этих проблем нахо­дятся в самой начальной стадии своего излучения; мощ­ный импульс для их постановки и развития был дан при изучении новых, полученных лишь в последние годы результатов астрономических наблюдений.

Автор надеется, что ему удалось показать сложность и разнообразие задач, стоящих перед астрофизиками при изучении активных ядер галактик. По существу, многие, если не все проблемы являются в значительной степени дискуссионными, и прийти к общей точке зре­ния удается далеко не всегда. Тем не менее, напряжен­ная работа наблюдателей приносит свои плоды. Годы, прошедшие после открытия квазаров, обогатили науку целым рядом замечательных достижений, существенно расширивших наше понимание сложных процессов ок­ружающей Вселенной.

• ← Моделі активних ядер галактик
• Література →