 |
Астронет: А. Г. Морозов, А. В. Хоперсков Физика Дисков http://variable-stars.ru/db/msg/1168623/node7.html |
<< 1.3 Особенности крупномасштабной ... | Оглавление | 1.5 Тесные двойные системы >>
1.4 Активные галактические ядра
Среди наблюдаемых галактик имеется небольшая группа, которую
выделяет чрезвычайная активность (нестационарность) галактических
ядер -- центральных областей галактик размером не более 
пк.
Галактики с нестационарными ядрами обычно подразделяют на четыре
типа: сейфертовские галактики, радиогалактики, лацертиды, квазары.
Активность ядер проявляется прежде всего в генерации мощного
излучения, которое вносит заметный вклад в общую светимость
системы или даже полностью определяет ее в случае квазаров.
Излучение в основном является нетепловым и часто светимость
объектов определяется не видимым светом, а радио-, ИК-, УФ-,
X-диапазонами. Другой особенностью являются малые времена
нестационарностей 
(типичные значения
с), что
позволяет оценить линейный размер источника
см (
-- скорость света). Таким образом, активные ядра
являются компактными объектами, они имеют очень высокую плотность
энергии, которая в видимом свете соответствует эффективной
температуре источника
К.
Сейфертовские галактики являются обычно спиральными
галактиками типа 
и 
, чаще
объектами с баром (
70%). Спектр
сейфертовских галактик состоит из яркой непрерывной составляющей,
а также широких и узких линий. Ядра сейфертовских галактик одни из
самых мощных (
эрг/с) источников
нетеплового излучения с
непрерывным спектром в диапазоне от 
до 
Гц.
В рентгеновском диапазоне светимость может достигать
эрг/с. По отношению к
нормальным спиральным галактикам сейфертовские составляют 
1%, последнее позволяет предположить, что
продолжительность активной фазы ядра составляет не менее
лет.
Наблюдается быстрая переменность излучения. Скажем, у
сейфертовской галактики NGC 4151
характерные времена изменения светимости составляют
с для различных областей спектра [110,111].
Рентгеновские наблюдения сейфертовской галактики IC 4329
показали переменность
с амплитудой 12%
на временном интервале
с [112]. А у
MCG-6-30-15 изменения рентгеновского
потока имеют квазисинусоидальный характер с глубиной модуляции
40-50% и характерным периодом 
с [113].
У NGC 6814
изменения излучения в рентгеновском диапазоне происходят всего за
сто секунд [114].
Имеющиеся широкие эмиссионные линии свидетельствуют о движении газа с большими скоростями (см. обзор [115]).
Отметим, что более половины сейфертовсих галактик находится в кратных системах [116]. Сравнительный анализ центральных областей сейфертовских и нормальных галактик дает в среднем для активных ядер более голубой цвет, что естественно связывать с повышенной интенсивностью звездообразования во внутренних областях сейфертовских галактик [117]. Наблюдения некоторых нормальных спиральных галактик (в том числе Галактики -- см. ниже) свидетельствуют о наличии у них слабой ядерной активности. Очевидно, существует плавный переход между "нормальными" и сейфертовскими галактиками.
Радиогалактики. Мощность радиоизлучения нормальных галактик
ниже мощности их оптического излучения. Радиогалактиками называют
обычно объекты, у которых радиосветимость сравнима с оптической
светимостью. Мощность радиоизлучения составляет у них
эрг/с, и их относят к гигантским эллиптическим (типа
), реже к неправильным (
), как,
например, M82.
Карты распределения радиояркости свидетельствуют, что в
радиогалактиках (за исключением находящихся в богатых скоплениях)
обычно имеются два излучающих облака ("радиоуши"). Эти облака, как
правило, находятся на расстоянии 
кпк
от галактики, далеко за
пределами ее звездной составляющей. В настоящее время практически
общепринято, что радиоисточники образуются в результате выделения
энергии в ядре галактики, которое сопровождается выбросом струй
плазмы с релятивистскими скоростями в двух противоположных
направлениях. По-видимому, важную роль при этом играет биполярный
характер магнитного поля ядра галактики. На это указывают
обнаруженные по синхротронному излучению у некоторых радиогалактик
струи (jets).
Лацертиды (по объекту BL Lacertae)
являются немногочисленной
группой галактик (обнаружено не более сотни). Их отличительный
признак: наблюдается точечный источник, характеризующийся
оптической переменностью с большой амплитудой (до 100 раз),
переменным радиоизлучением и заметной поляризацией излучения.
Чисто непрерывный спектр без эмиссионных линий является типичным
для обычных эллиптических галактик. Характерные времена
переменности излучения, составляющие недели и месяцы, позволяет
оценить размер излучающей области у данных объектов в
см.
Квазары. Характерными особенностями квазаров наряду со
светимостью
эрг/с являются их
быстрая переменность и
большая удаленность. Оценки их размера дают значения
см.
Один из самых ярких среди известных квазаров SS 0014
81 имеет
абсолютную светимость, почти в 
раз превышающую светимость
Галактики [118]. Список Хьюита и Бербиджа [119]
содержит 3594
квазизвездных объекта, 353 из них являются переменными. Весьма
вероятно, что квазары представляют собой более масштабную форму
сейфертовских галактик, когда сама галактика просто не видна на
фоне активного ядра, которое определяет энергетику всего объекта.
В единичных случаях удается вокруг близких квазаров выявить следы
соответствующей галактики (например, [120,121]).
Сверхмассивные черные дыры. Одной из наиболее
распространенных в настоящее время моделей, объясняющих активность
ядер галактик и квазаров, является дисковая аккреция вещества на
сверхмассивные черные дыры с массой от до 
M
(например, [122-125]). Таким образом, наблюдаемая
светимость (до 
эрг/с) и
компактность легко объясняются, если предположить, что в
аккреционный диск поступает в год 
M
вещества, которое затем
аккрецирует (падает) на черную дыру с массой 
M. Некоторые
спектральные особенности излучения активных ядер свидетельствуют о
дисковой аккреции на массивную черную дыру. К таковым можно
отнести избыток мягкого рентгеновского излучения в области
кэВ, который связывают с хвостом УФ-излучения аккреционного диска
[126].
Центр Галактики. Ядро нашей Галактики также проявляет
признаки активности, однако светимость центральной области (
кпк) не превосходит, по-видимому, 
эрг/с. В этой области
находится вращающийся газовый диск радиусом 
пк и
массой
M.
Во внутренней области (
пк)
водород ионизован и
имеются дискретные источники теплового излучения размером 
пк
и массой
M. Темп
звездообразования весьма высок. Для
объяснения динамики газа в самом центре Галактики весьма популярна
гипотеза наличия массивной (
) M) черной дыры. Можно
сказать, что хотя динамические исследования подтверждают присутствие черной
дыры в центре Галактики, достаточно надежных наблюдательных
проявлений иного рода пока не зафиксировано, и это оставляет
вопрос открытым.
К числу факторов, которые в принципе указывают на существование массивной черной дыры и аккреционного диска, образующегося из разрушаемых приливными силами звезд, относятся также: необычный радиоисточник синхротронного происхождения, сильное и переменное излучение в рентгеновском и гамма-диапазонах [127]. С другой стороны, в рамках альтернативной модели наблюдаемые процессы могут быть объяснены аномально сильным звездообразованием, сопровождающимся частыми вспышками сверхновых.
Кундт [128], проанализировавший имеющиеся
наблюдения, считает, что в центре находится сверхмассивная
(
М)
звезда с температурой поверхности
К и кеплеровский
сильнозамагниченный диск. Такое предположение, по его мнению,
лучше объясняет наблюдения, поскольку главная трудность
стандартной модели с черной дырой состоит в том, что ядро после
стадии активности неизбежно должно содержать черную дыру с массой,
превышающей 
M, в то время как наблюдения 65 соседних
галактик дают верхний предел 
M. Кроме того, в рамках
стандартной модели, по мнению автора [128],
трудно найти объяснение мощным звездным ветрам от ядра. Для
возбуждения наблюдаемой эмиссии ионизованного газа в пределах
пк без привлечения черной дыры требуется 
-звезд
[129].
Согласно распространенной точке зрения, несомненная
активность (хотя и слабая в настоящее время) центра Галактики
свидетельствует о том, что наша Галактика прошла 
лет назад
сейфертовскую стадию в своей эволюции.
Как видим, активность галактических ядер во многом определяется наличием газа. Необходим механизм доставки газа в центр галактики (см. подробнее п. 4.6.3). Радиальное движение вещества может быть связано с неосесимметричным потенциалом (баром), гравитационной неустойчивостью газа в ядре. Немаловажным источником газа может являться разрушение звезд.
<< 1.3 Особенности крупномасштабной ... | Оглавление | 1.5 Тесные двойные системы >>